Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 16: Truyền tải điện năng máy biến áp (Bản chuẩn kiến thức)

Bài 16 : TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG- MÁY BIẾN ÁP 
I-BÀI TOÁN VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 
- Gọi P là công suất máy phát điện , U là điện áp giữa 2 cực của máy , I là cường độ dòng điện trong dây dẫn . 
-Ta có : 
- Gọi P hp là công suất hao phí trên đường dây do sự toả nhiệt , r là điện trở của dây 
1 
Vật lý 12 - bài 16 
-Ta có : 
- Để giảm sự hao phí , ta có 2 cách : 
+ Giảm điện trở r của dây dẫn ( rất tốn kém ). 
 * Hỏi : Giảm r bằng cách nào ? Tại sao lại tốn kém ? 
+ Tăng điện áp U khi truyền tải điện đi xa ( nghĩa là dùng đường dây cao áp ), đến nơi tiêu thụ lại hạ điện áp xuống . 
 * Hỏi : Khi tăng điện áp U ở máy phát lên 100 lần thì hao phí trên đường dây giảm được bao nhiêu lần ? 
2 
Vật lý 12 - bài 16 
II-MÁY BIẾN ÁP 
* Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp ( xoay chiều ). 
1- Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp : 
- Lõi biến áp : là khung sắt non có pha silic , gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện . 
- Hai cuộn dây cảm ứng : có điện trở nhỏ , độ tự cảm lớn , quấn trên 2 cạnh đối diện của khung , cuộn sơ cấp D 1 có N 1 vòng , cuộn thứ cấp D 2 có N 2 vòng . 
3 
Vật lý 12 - bài 16 
- Cho dòng xoay chiều qua cuộn sơ cấp , từ thông qua 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp biến thiên : 
- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều 
* Hỏi : Tại sao các điện áp ở 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số ? 
4 
Vật lý 12 - bài 16 
2-Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp 
a- Trường hợp mạch thứ cấp hở ( không tải ): 
Lần lượt thay đổi số vòng và đo điện áp 2 cuộn ta có kết quả : + Đặc tính biến áp : 
N 1 
N 2 
U 1 
U 2 
N 2 /N 1 
U 2 /U 1 
600 
600 
120 
120 
1 
1 
600 
600 
80 
80 
1 
1 
600 
200 
120 
40 
1/3 
1/3 
600 
1200 
80 
160 
2 
2 
200 
600 
60 
180 
3 
3 
5 
Vật lý 12 - bài 16 
*Tỉ số điện áp hiệu dụng ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp luôn bằng tỉ số các vòng dây của 2 cuộn đó . 
- Nếu là máy tăng áp 
- Nếu là máy hạ áp 
6 
Vật lý 12 - bài 16 
 + Khảo sát công suất : 
Mạch thứ cấp hở : I 2 = 0 thì I 1 rất nhỏ ( coi =0) 
* Vậy ở chế độ không tải máy biến áp không tiêu thụ điện năng . 
b/ Trường hợp có tải : 
Trên cả 2 cuộn đều có dòng điện 
* Trong điều kiện lý tưởng , cường độ hiệu dụng trên mỗi cuộn tỉ lệ nghịch với số vòng của nó ( tức là tỉ lệ nghịch với điện áp ) 
7 
Vật lý 12 - bài 16 
* Chú ý: Các hệ thức của máy biến áp ở trên là gần đúng trong thực tế . 
III-ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 
- Truyền tải điện năng : 
Máy phát điện => máy tăng áp => đường dây cao áp => máy hạ áp => nơi tiêu thụ 
- Nấu chảy kim loại , hàn điện : 
Máy hàn có N 2 I 2 >> I 1 => nhiệt độ ở mối hàn rất cao => nóng chảy kim loại . 
8 
Vật lý 12 - bài 16