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

Bài: 16 Tiết 29 
TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 
 MÁY BIẾN ÁP 
1 
2 
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 Php là công suất hao phí trên đường dây do sự toả nhiệt, r là điện trở của dây 
3 
-Ta có: 
-Để giảm sự hao phí, ta có thể thực hiện bằng các nào? 
+Giảm điện trở r của dây dẫn. 
 ? 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. 
 ? Khi tăng điện áp U ở máy phát lên 100 lần thì hao phí trên đường dây giảm được bao nhiêu lần? 
4 
II-MÁY BIẾN ÁP: 
*Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều). 
5 
Máy biến áp dùng trong gia đình – Trong phòng thí nghiệm 
6 
Máy biến áp điện lực 
7 
1- Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp : 
*Cấu tạo: Gồm 
-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. 
8 
Kí hiệu : 
9 
*Nguyên tắc hoạt động 
-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 
? Tại sao các điện áp ở 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số? 
Vì điện áp xoay chiều tần số f ở 2 đầu cuộn sơ cấp 
Gây ra sự biến thiên từ thông trong 2 cuộn 
10 
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 
11 
*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 
12 
 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) 
13 
*Chú ý: Các hệ thức của máy biến áp ở trên là gần đúng trong thực tế. 
III-ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 
1.-Truyền tải điện năng: 
Máy phát điện => máy tăng áp => đường dây cao áp => máy hạ áp => nơi tiêu thụ 
14 
2.-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. 
 ~ U 
1000 voøng 
Máy biến áp hàn: I = 315A 
15 
N ấu chảy kim loại theo nguyên tắc biến áp. 
16 
17 
Bài tập 
1. Nhận xét nào sau đây không đúng khi nói về máy biến áp. Máy biến áp có thể: 
	A.tăng điện áp.	 
	B.giảm điện áp 
	C.thay đổi tần số dòng điện 
	D.biến đổi cường độ dòng điện. 
2. Hiện nay người ta thường dùng cách nào để làm giảm hao phí khi truyền tải điện năng 
	A.Tăng tiết diện dây dẫn dùng để truyền tải	 	B.Xây dựng nhà máy điện gần nơi tiêu thụ 
	C.Làm dây dẫn bằng vật liệu siêu dẫn 
 	D.Tăng điện áp trước khi truyền tải điện năng đi xa. 
18 
Bài tập 
3. Một máy biến áp lí tưởng. Phát biểu nào sau đây sai : 
	A. Nếu N1>N2 : là máy hạ thế	 
	B. Nếu N1<N2 : là máy hạ thế 
	C. Có thể làm thay đổi cường độ dòng điện	D.Không làm thay đổi tần số dòng điện 
4. Trong quá trình truyền tải điện năng. Nếu tăng điện áp lên 100 lần trước khi truyền tải thì công suất hao phí trên đường dây: 
	A.tăng 100 lần	B.giảm 100 lần 
	C.tăng 10000 lần	D.giảm 10000 lần. 
19 
Bài tập 
5. Một máy biến áp lí tưởng có N1 = 4000 vòng, 
N2 = 2000 vòng. Điện áp giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 110V. Điệp áp ở mạch thứ cấp. 
	A.50V	B.60V	C.65V	D.55V 
20