Tính hiệu điện thế của máy biến thế

Công thức của máy biến thế

Máy biến áp hay máy biến thế là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ. Vậy nguyên tắc hoạt động, cấu tạo của máy biến thế là gì? Công thức máy biến thế ra sao? Là câu hỏi được rất nhiều bạn học sinh lớp 9 quan tâm.

Chính vì vậy trong bài viết hôm nay Download.vn xin giới thiệu đến các bạn cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, công thức máy biến thế kèm theo một số bài tập minh họa. Thông qua tài liệu này các bạn có thêm nhiều gợi ý tham khảo, nhanh chóng nắm vững kiến thức để giải được các bài tập Vật lí 9. Ngoài ra các bạn xem thêm Công thức tính công suất hao phí.

Máy biến thế [hay biến áp] có cấu tạo gồm 2 cuộn dây dẫn có số vòng khác nhau đặt cách điện với nhau và một lõi bằng sắt [hoặc thép] pha silic gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện với nhau.

2. Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế

Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều. Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn

3. Công thức máy biến thế

Công thức máy biến thế như sau:

Trong đó:

• U1, N1 lần lượt là hiệu điện thế và số vòng dây ở cuộn sơ cấp
• U2, N2 lần lượt là hiệu điện thế và số vòng dây ở cuộn thứ cấp

Gọi

 là hệ số máy biến thế. Nếu k > 1 thì máy biến thế gọi là máy tăng thế [hay tăng áp], còn k < 1 thì máy biến thế gọi là máy hạ thế [hay hạ áp].

Khi đó:

• Máy biến thế gọi là máy tăng thế [hay tăng áp] khi U2 > U 1 .
• Máy biến thế gọi là máy hạ thế [hay hạ áp] khi U2 < U1 .

2. Mở rộng

Từ công thức ban đầu, ta có thể biến đổi để tìm các đại lượng liên quan phù hợp với yêu cầu của đề bài.

- Tìm hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp [thứ cấp]:

- Tìm số vòng dây ở cuộn sơ cấp [thứ cấp]:

4. Bài tập máy biến thế

Câu 1 : Khi nói về máy biến thế, phát biểu nào sau đây SAI.

A. Máy biến thế hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

B. Máy biến thế hoạt động với dòng điện xoay chiều

C. Máy biến thế có hiệu suất rất thấp

D. Máy biến thế hoạt động có thể tăng hoặc giảm điện thế của dòng điện

Câu 2: Khi truyền tải điện năng, để giảm hao phí truyền tải thì ở nơi truyền đi cần lắp

A. Biến thế tăng điện áp.

B. Biến thế giảm điện áp.

C. Biến thế ổn áp.

D. Cả ba đều đúng

Câu 3

Với hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau ở máy biến thế thì

A. Cuộn dây ít vòng hơn là cuộn sơ cấp.

B. Cuộn dây ít vòng hơn là cuộn thứ cấp.

C. Cả hai cuộn đều là cuộn sơ cấp.

D. Cuộn dây nào cũng có thể là cuộn thứ cấp.

Câu 4

Để giảm hao phí truyền tải điện năng, người ta lắp thêm một máy biến thế ở nơi phát. Để nâng hiệu điện thế từ U = 25kV lên đến hiệu điện thế U = 500kV, thì phải dùng máy biến thế có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là

A. 20

B. 200

C. 0,5

D. 0,05

Câu 5

Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị không đổi thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 100V. Ở cuộn sơ cấp, khi ta giảm bớt đo n vòng dây thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là U; nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 0,5U. Giá trị của U là:

A. 100V

B. 150V

C. 200V

D. 250V

Câu 6

Một máy biến thế gồm có 2 cuộn dây: cuộn thứ nhất có 5000 vòng, cuộn thứ hai 30000 vòng. Máy biến thế được đặt và sử dụng tại nhà máy phát điện. Cuộn dây nào của máy biến thế là cuộn sơ cấp? vì sao?

Câu 7

Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V. Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 500 vòng và 1500 vòng. Do cuộn sơ cấp có 20 vòng bị quấn ngược. Điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Cập nhật: 02/05/2022

9. Một máy biến áp có số vòng dây ở cuộn sơ cấp là 2000 vòng, cuộn thứ cấp là 4000 vòng. Cuộn sơ cấp nối vào nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế 220V.

a] Tính hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp khi mạch hở.

b] Nối hai đầu cuộn thứ cấp với điện trở $100 \;\Omega$. Tính cường độ dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp và thứ cấp. Bỏ qua điện trở của các cuộn dây.

c] Người ta muốn hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp [khi mạch hở] bằng 220V, thì số vòng dây ở cuộn thứ cấp phải bằng bao nhiêu?

a] Áp dụng công thức máy biến áp, ta có:

$U_2 = \frac{n_2}{n_1}\times U_1 = \frac{4000}{2000}\times 220 = 440$ V.

b] Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp là: $I_2 = \frac{U_2}{R} = \frac{440}{100} = 4,4$ A.

Cường độ dòng điện trong cuộ sơ cấp là: $I_1 = \frac{n_2}{n_1}\times I_2 = \frac{4000}{2000} \times 4,4 = 8,8$ A.

c] Áp dụng công thức của máy biến áp, để hiệu điện thế ở hai đầu của cuộn thứ cấp khi mạch hở là 220V thì số vòng dây của cuộn thứ cấp là: $n'_2 = \frac{U_2}{U_1}\times n_1 = \frac{220}{220}\times 2000 = 2000$ vòng.

Lý thuyết máy biến thế

I - CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN THẾ

1. Cấu tạo

Các bộ phận chính của máy biến áp:

+ Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau, đặt cách điện với nhau

+ Một lõi sắt [hay thép] có pha silic chung cho cả hai cuộn dây

2. Nguyên tắc hoạt động

- Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của một máy biến thế thì ở hai đầu của cuộn dây thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều.

- Không thể dùng dòng điện không đổi [dòng điện một chiều] để chạy máy biến thế được.

II - TÁC DỤNG LÀM BIẾN ĐỔI HIỆU ĐIỆN THẾ CỦA MÁY BIẾN THẾ

Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn: \[\dfrac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \dfrac{{{n_1}}}{{{n_2}}}\]

+ Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp \[\left[ {{U_1} > {U_2}} \right]\] ta có máy hạ thế

+ Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp \[\left[ {{U_1} < {U_2}} \right]\] ta có máy tăng thế

III - LẮP ĐẶT MÁY BIẾN THẾ Ở HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

- Ở 2 đầu đường dây tải điện về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế để giảm hao phí về nhiệt trên đường dây tải, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế xuống bằng hiệu điện thế định mức của các dụng cụ tiệu thụ điện

Sơ đồ tư duy về máy biến thế

Máy biến thế có tác dụng thay đổi hiệu điện thế và được dùng để tăng hiệu điện thế ở 2 đầu dây nhằm giảm tải hao phí khi truyền tải điện năng đi xa [từ nhà máy điện tới nơi sử dụng], và giảm hiệu điện thế tại nơi sử dụng [với các dụng cụ điện trong nhà thường dùng hiệu điện thế 220V].

Đang xem: Công thức tính máy biến thế

Vậy máy biến thế có cấu tạo như thế nào? nguyên tắc hoạt động ra sao? gồm các bộ phận chính nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Cấu tạo và nguyên tác hoạt động của máy biến thế

1. Cấu tạo của máy biến thế

• Bộ phận chính của máy biến thế gồm có:

– Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau, đặt cách điện với nhau.

– Một lõi sắt [hay thép] có pha silic chung cho cả hai cuộn dây

2. Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế

– Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều

II. Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế

– Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn:

READ:  Công Thức Milk Foam - 16# Công Thức Làm Milk Foam

– Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp [U1 > U2] ta có máy hạ thế, còn khi U1 2 ta có máy tăng thế.

III. Lắp đặt máy biến thể ở hai đầu đường dây tải điện

– Máy biến thế là thiết bị dùng để thay đổi [tăng hoặc giảm] hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều.

– Để giảm hao phí trên đường dây tải điện, cần có hiệu điện thế lên đến hàng trăm nghìn vôn, nhưng ở nơi dùng điện lại phải có hiệu điện thế thích hợp thường là 220V.

Vì vậy, ở hai đầu đường dây tải điện phải đặt hai loại biến thế có nhiệm vụ khác nhau: Ở đầu đường dây tải về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế. Máy biến thế có vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa.

* Lưu ý: Máy biến thế chỉ có thể hoạt động được với dòng điện xoay chiều [không hoạt động được với dòng điện một chiều].

IV. Vận dụng về máy biến thế.

Xem thêm: Tải Bài Hát Em Đừng Thả Thính Remix & Nhạc Trẻ Remix Chọn Lọc Hay Nhất 2017

* Câu C1 trang 100 SGK Vật Lý 9: Nếu đặt vào hai đầu của một cuộn dây [gọi là cuộn sơ cấp] một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu cuộn dây kia [gọi là cuộn thứ cấp] có sáng lên không? Tại sao?

READ:  Công Thức Phenyl Axetat Được Điều Chế Trực Tiếp Từ? Phenyl Axetat

° Lời giải:

– Đèn có sáng lên.

– Vì khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì sẽ tạo ra trong cuộn dây đó một dòng điện xoay chiều. Lõi sắt bị nhiễm từ trở thành nam châm có từ trường biến thiên; số đường sức từ của từ trường xuyên qua tiết diện S của cuộn thứ cấp biến thiên, do đó trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện cảm ứng làm cho đèn sáng lên.

* Câu C2 trang 100 SGK Vật Lý 9: Hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn dây thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều. Tại sao?

° Lời giải:

– Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì trong cuộn dây đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trường trong lõi sắt luân phiên tăng giảm. Kết quả là trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện xoay chiều. Một dòng điện xoay chiều phải do một hiệu điện thế xoay chiều gây ra. Vì vậy hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn dây thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều.

* Câu C3 trang 101 SGK Vật Lý 9: Căn cứ vào số liệu trong bảng 1 SGK, hãy rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U đặt vào hai đầu của các cuộn dây của máy biến thế và số vòng dây của các cuộn tương ứng.

° Lời giải:

– Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn dây tương ứng: 

* Câu C4 trang 101 SGK Vật Lý 9: Một máy biến thế dùng trong nhà cần phải hạ hiệu điện thế từ 220V xuống còn 6V và 3V. Cuộn sơ cấp có 4000 vòng. Tính số vòng của các cuộn thứ cấp tương ứng.

Tóm tắt: U1 = 220V; N1 = 4000 vòng; U2 = 6V; U2’ = 3V; N2 = ?; N2’ = ?

° Lời giải:

¤ Với U2 = 6V, áp dụng công thức: 

[vòng].

¤ Với U”2 = 3V, ta có:

[vòng].

Xem thêm: Bảng Nguyên Tử Khối Là Gì ? Nguyên Tử Khối Là Gì? Khái Niệm Đơn Vị Cacbon

Như vậy với bài viết về máy biến thế, các em cần ghi nhớ cấu tạo của máy biến thế gồm có các bộ phận chính là cuộn dây [2 cuộn: sơ cấp và thứ cấp] và lõi thép. Máy biến thế có công dụng tăng, giảm hiệu điện thế và hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn U1/U2 = n1/n2.

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Công thức