Title Vật Lý 12 - CHỦ ĐỀ 17 MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG.docx ✅

CHỦ ĐỀ 17: MÁY BIẾN ÁP VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. MÁY BIẾN ÁP Áp dụng các công thức về biến thế liên quan đến điện áp, công suất, cường độ dòng điện: Gọi  từ thông biến thiên trong lõi sắt; Z L và r là cảm kháng và điện trở trong của các cuộn dây. ▪ Ở cuộn sơ cấp nhận điện áp ngoài U 1 và tự cảm ứng sinh ra suất điện động e 1 nên cuộn sơ cấp đóng vai trò máy thu. Ta có: e 1 = U 1 – I 1 r 1 = I 1 .Z L1 = N 1 ..ω (1) ▪ Ở cuộn thứ cấp diễn ra quá trình cảm ứng điện từ sinh ra suất điện động cảm ứng e 2 và tạo ra hiệu điện thế U 2 ở hai đầu cuộn thứ cấp nên cuộn thứ cấp đóng vai trò máy phát. Ta có: e 2 = U 2 – I 2 r 2 = I 2 .Z L2 = N 2 . .ω (2) ▪ Từ (1) và (2)  1112 2221  eUNI eUNI (3) ▪Nếu r 1 ≈ r 2 ≈ 0 thì e 1 = U 1 và cuộn thứ cấp để hở ( I 2 = 0) thì e 2 = U 2  11 22 UN UN = k (4) ▪ Khi k < 1  N 1 < N 2  U 1 < U 2 : Máy tăng áp ▪ Khi k > 1  N 1 > N 2  U 1 > U 2 : Máy hạ áp ▪ Hiệu suất của máy: H = 2222 111 PUIcos PUI   .100%  P 2 = H.P 1 (5) ▪ Nếu điện năng hao phí không đáng kể (P 1 = P 2 ) và coi φ 1 =φ 2 thì: 12 21 UI UI (6) Chú ý: + Khi P 1 = P 2 ; r 1 ≠ r 2 & cuộn thứ cấp chỉ có R thì: cosφ 2 = 1; I 2 = 2U R ; I 1 = 2I k ; cosφ 2 =1; I 2 = 2U R ; I 1 = 2I k Ta có: e 1 = k.e 2  U 1 – I 1 r 1 = k(U 2 + I 2 r 2 )  U 1 = k  2 2 222 121 .. .   .. UUkRU Ur RkRkRrr     Khi đó hiệu suất của máy: H =  2 2 21 kR kRrr + Khi r 1 ≠0 & cuộn thứ cấp để hở thì: e 2 = U 2 . Áp dụng: 11 22 EN EN  E 1 . Lúc này: E 1 = U L1
Ta có: 2222 111111 rLrLUUUUUU →→→ + Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứng xuất hiện ở các cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là e 1 = (N 1 – 2n)e 0 ; e 2 = N 2 .e 0 ; Với e 0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây. Do đó: 1111 2222 2eEUNn eEUN   + Nếu MBA có 2 đầu ra với U 1 là điện áp vào U 2 , U 3 là điện áp ra thì: 1111 2233 ;NUNU NUNU Và: P 1 = P 2 + P 3 hay U 1 .I 1 = U 2 .I 2 + U 3 .I 3 + Nếu MBA phân nhánh thì ϕ 1 ≠ϕ 2 , giả sử các đường sức chia đều cho 2 nhánh thì: ϕ 1 =2ϕ 2 ⇒ 11 22 2eN eN 2. TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Áp dụng các công thức về truyền tải điện năng: - Công suất hao phí trên đường dây tải điện: ∆P = R. 2 2 A A P U (thường cosφ = 1) Trong đó: ▪P là công suất phát từ nhà máy; ▪U là điện áp hiệu dụng từ nhà máy; ▪R = ρ l S (ℓ =2AB) là điện trở tổng cộng của dây tải điện. Chú ý: Nếu gọi công suất của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là P 0 , n là số hộ dân được cung cấp điện khi điện áp truyền đi là U, ∆P là công suất hao phí thì ta có: P = nP 0 + ∆P - Biện pháp giảm hao phí: Tăng U lên k lần thì giảm hao phí được k 2 lần (gắn với giả thiết bài toán cho công suất trước khi truyền tải là không đổi). - Hiệu suất tải điện: H = 211.                                           AA AAA B B PPPP R PPU P PP         �� � - Sơ đồ truyền tải điện từ A đến B: Độ giảm áp trên đường dây là: ∆U = IR = U 2A – U 1B
- Thường trong các đề thi ĐH bài toán truyền tải không đi kèm với máy biến áp nên sơ đồ trên ta lược bỏ máy tăng thế và máy hạ thế: ∆U = IR = U A – U B ; ∆P = I 2 R = P A – P B = ∆U.I ▪ Khi giả thiết bài toán nhắc đến công suất trước khi truyền tải P A H = 1 – R 22 1AA AA PP RH UU ▪ Khi giả thiết bài toán nhắc đến công suất nơi tiêu thụ P B H = 1 – R 221.AB AA PPR UUH = H(1-H) II. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn phát biểu đúng dưới đây: Máy biến thế là một thiết bị có thể? A. Biến đổi hiệu điện thế của một dòng điện xoay chiều B. Biến đổi hiệu điện thế của một dòng điện không đổi C. Biến đổi hiệu điện thế của một dòng điện xoay chiều hay của dòng điện không đổi D. Biến đổi công suất của một dòng điện không đổi Bài 2: Hoạt động của biến áp dựa trên: A. Hiện tượng tự cảm B. Hiện tượng cảm ứng điện từ C. Từ trường quay D. Tác dụng của lực từ Bài 3: Một máy biến thế có số vòng của cuộn dây sơ cấp lớn hơn số vòng của cuộn dây thứ cấp. Biến thế này có tác dụng nào trong các tác dụng sau? A. Tăng cường độ dòng điện, tăng hiệu điện thế B. Giảm cường độ dòng điện, giảm hiệu điện thế C. Giảm cường độ dòng điện, tăng hiệu điện thế D. Tăng cường độ dòng điện, giảm hiệu điện thế Bài 4: Máy biến thế có thể dùng để biến đổi hiệu điện thế của nguồn điện sau: A. Pin B. Ăcquy C. Nguồn điện xoay chiều AC D. Nguồn điện một chiều DC Bài 5: Gọi N 1 và N 2 lần lượt là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp của một máy biến thế. Trường hợp nào ta không thể có: A. N 1 > N 2 B. N 1 < N 2 C. N 1 = N 2 D. N 1 có thể lớn hơn hay nhỏ hơn N 2 Bài 6: Chọn phát biểu đúng dưới đây: Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế dựa vào? A. hiện tượng tự cảm B. hiện tượng cảm ứng điện từ
C. việc sử dụng trường quay D. tác dụng của lực từ Bài 7: Nguyên nhân chủ yếu gây ra sự hao phí năng lượng trong máy biến thế là do: A. Hao phí năng lượng dưới dạng nhiệt năng tỏa ra ở các cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến thế B. Lõi sắt có từ trở và gây dòng Fu-cô C. Có sự thất thoát năng lượng dưới dạng bức xạ sóng điện từ D. Cả A, B, C đều đúng Bài 8: Biện pháp nào sau đây không góp phần tăng hiệu suất của máy biến áp? A. Đặt các lá sắt của lõi sắt song song với mặt phẳng chứa các đường sức từ. B. Dùng lõi sắt gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau, C. Dùng dây có điện trở suất nhỏ làm dây quấn biến áp. D. Dùng lõi sắt có điện trở suất nhỏ. Bài 9: Điều nào sau đây là sai khi nói về máy biến thế? A. Là thiết bị cho phép biến đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số dòng điện. B. Máy biến thế có thể làm tăng công suất của dòng điện xoay chiều C. Hoạt động của máy biến thế dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ D. Máy biến thế gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên lõi thép kĩ thuật Bài 10: Người ta dùng lõi thép kĩ thuật điện trong máy biến áp, mục đích chính là để: A. làm mạch dẫn dòng điện từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp B. làm mạch từ và tăng cường từ thông qua các cuộn dây C. làm giảm hao phí do tỏa nhiệt bởi dòng điện Fu-cô D. làm khung lắp cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp trên nó Bài 11: Vai trò của máy biến thế trong việc truyền tải điện năng: A. Giảm điện trở của dây dẫn trên đường truyền tải để giảm hao phí trên đường truyền tải B. Tăng hiệu điện thế truyền tải để giảm hao phí trên đường truyền tải C. Giảm hiệu điện thế truyền tải để giảm hao phí trên đường truyền tải D. Giảm sự thất thoát năng lượng dưới dạng bức xạ sóng điện từ Bài 12: Trong máy biến thế, khi hiệu điện thế ở mạch thứ cấp tăng k lần thì: A. Cường độ dòng điện ở mạch tăng thứ cấp tăng k lần B. Tiết diện sợi dây ở mạch thứ cấp lớn hơn tiết diện sợi dây ở mạch sơ cấp k lần C. Cường độ dòng điện hiệu dụng ở mạch thứ cấp giảm đi k lần