Công thức máy biến thế hay nhất | Cách làm bài tập máy biến thế hay nhất - Vật Lí lớp 9

Công thức máy biến thế hay nhất | Cách làm bài tập máy biến thế hay nhất - Vật Lí lớp 9

1. Cấu tạo, hoạt động và công thức của máy biến thế

- 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.

- Hoạt động: 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:

$\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}$

Trong đó:

$U_1,N_1$ lần lượt là hiệu điện thế và số vòng dây ở cuộn sơ cấp

$U_2,N_2$ lần lượt là hiệu điện thế và số vòng dây ở cuộn thứ cấp

Gọi $k=\frac{N_2}{N_1}$ 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 $U_2$ > $U_1$.

- Máy biến thế gọi là máy hạ thế (hay hạ áp) khi $U_2$ < $U_1$.

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):

$\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}=k$ => $\left\{\begin{array}{l}{U}_1=\frac{N_1}{N_2}.U_2\\ U_2=\frac{N_2}{N_1}.U_1\end{array}\right.$ 

- Tìm số vòng dây ở cuộn sơ cấp (thứ cấp):

$\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}=k$ => $\left\{\begin{array}{l}{N}_1=\frac{U_1}{U_2}.N_2\\ N_2=\frac{U_2}{U_1}.N_1\end{array}\right.$ 

3. Ví dụ

Ví dụ 1: Một máy biến thế hạ thế cần hạ hiệu điện thế từ 15kV xuống 220V. Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 300000 vòng. Hỏi số vòng dây của cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Lời giải:

Áp dụng công thức ta có:

$\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}$ => $N_2=\frac{U_2}{U_1}.N_1=\frac{220}{{15.10}^3}.300000=4400$(vòng)

Ví dụ 2: Một máy biến áp đang biến đổi hiệu điện thế từ 220V xuống 12V. Khi giảm cuộn sơ cấp đi 34 vòng và tăng cuộn thứ cấp thêm 34 vòng thì hệ số máy biến thế là $\frac{1}{7}$. Tìm số vòng dây ban đầu ở cuộn sơ cấp.

Lời giải:

Gọi số vòng dây ở cuộn sơ cấp ban đầu là $N_1$, số vòng dây ở cuộn thứ cấp ban đầu là $N_2$.

=> $N_2=\frac{U_2}{U_1}.N_1=\frac{3}{55}{N}_1$

Theo giả thiết, ta có: $\frac{N_2^{\text{'}}}{N_1^{\text{'}}}=\frac{1}{7}$ => $\frac{N_2+34}{N_1-34}=\frac{1}{7}$ => $\frac{\frac{3}{55}{N}_1+34}{N_1-34}=\frac{1}{7}$ 

=> $N_1=440$(vòng)

Ví dụ 3: Một máy biến thế hạ thế có hệ số bằng 0,04. Sau đó, người ta thực hiện đổi chức năng các cuộn dây trong máy biến thế để biến thành máy tăng thế. Đặt vào hai đầu cuộn thứ cấp của máy tăng thế trên một thiết bị điện có công suất 11kW thì thấy dòng điện chạy qua thiết bị có độ lớn 2A. Tìm hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ thế.

Lời giải:

Gọi số vòng dây ở cuộn sơ cấp máy hạ thế là $N_1$, số vòng dây ở cuộn thứ cấp máy hạ thế là $N_2$.

$\frac{N_2}{N_1}=\frac{U_2}{U_1}=\mathrm{0,04}$ 

Theo giả thiết, ở máy tăng thế, ta có: $\left\{\begin{array}{l}{N}_1^{\text{'}}=N_2\\ N_2^{\text{'}}=N_1\end{array}\right.$ 

=>$\frac{U_2^{\text{'}}}{U_1}=\frac{N_2^{\text{'}}}{N_1^{\text{'}}}=\frac{N_1}{N_2}=\frac{1}{\mathrm{0,04}}=25$

$P=U_2^{\text{'}}.I$ => $U_2^{\text{'}}=\frac{P}{I}=\frac{{11.10}^3}{2}={\mathrm{5,5.10}}^3\left(V\right)$ 

$U_1=U_2^{\text{'}}.\frac{N_1^{\text{'}}}{N_2^{\text{'}}}=\frac{{\mathrm{5,5.10}}^3}{25}=220\left(V\right)$ => $U_2=\frac{N_2}{N_1}.U_1=\mathrm{0,04.220}=\mathrm{8,8}\left(V\right)$

Xem thêm tổng hợp công thức môn Vật Lí lớp 9 đầy đủ và chi tiết khác:

Công thức tính điện trở tương đương mắc nối tiếp hay nhất | Cách tính điện trở tương đương mắc nối tiếp

Công thức tính điện trở tương đương mắc song song hay nhất | Cách tính điện trở tương đương mắc song song

Công thức tính điện trở suất hay nhất | Cách tính điện trở suất

Công thức tính chiều dài dây dẫn điện hay nhất | Cách tính chiều dài dây dẫn điện

Công thức tính tiết diện dây dẫn hay nhất | Cách tính tiết diện dây dẫn