Lý thuyết Truyền tải điện năng. Máy biến áp (mới 2024 + Bài Tập) - Vật lí 12

Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp ngắn gọn, chi tiết sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm Vật lí 12 Bài 16.

1 11,291 22/12/2023

Tải về

Trang trước

Trang sau

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp

I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp (ảnh 1)

- Công suất phát từ nhà máy phát điện được tính bởi công thức: $P_{p h a t} = U_{p h a t} . I$

- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây được tính theo định luật Jun: $P_{h p} = r I^{2} = r \frac{P_{p h a t}^{2}}{U_{p h a t}^{2}} = P_{p h a t}^{2} \frac{r}{U_{p h a t}^{2}}$

- Do công suất phát đi xác định nên muốn giảm công suất hao phí bằng cách giảm r hoặc tăng U_phát tuy nhiên cách giảm r thì khá tốn kém vì phải chế tạo được vật liệu có điện trở thấp, nếu không thì phải tăng tiết diện dây dẫn đến khối lượng lớn, tăng số lượng cột điện. Nên người ta ưu tiên bằng cách tăng U_phát.

$\Rightarrow$ Dẫn đến cần sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp.

II. Máy biến áp

1. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp

Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) nhưng không làm thay đổi tần số dòng điện.

Cấu tạo máy biến áp:

Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên một lõi sắt kín.

Nguyên tắc hoạt động:

- Cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xoay chiều E₁ nên có dòng điện xoay chiều đi qua cuộn sơ cấp, tạo ra vùng không gian xung quanh từ trường biến thiên.

- Từ trường biến thiên xuyên qua tiết diện của cuộn thứ cấp, tạo ra từ thông biến thiên trên cuộn thứ cấp, làm xuất hiện một suất điện động xoay chiều E₂ trên cuộn thứ cấp. Tùy thuộc vào số vòng dây ở hai cuộn mà suất điện động của cuộn thứ cấp có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn suất điện động mà cuộn sơ cấp lấy ra từ nguồn điện.

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp (ảnh 1) 2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp

- Suất điện động trong mỗi cuộn dây tỉ lệ với số vòng dây của chúng: $\frac{E_{1}}{E_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}$

- Nếu bỏ qua điện trở dây quấn thì ta được công thức máy biến áp về mối quan hệ tỉ lệ giữa điện áp mỗi cuộn dây và số vòng dây mỗi cuộn: $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} .$

+ Nếu N₂ > N₁ ta gọi máy biến áp là máy tăng áp.

+ Nếu N₂ < N₁ ta gọi máy biến áp là máy hạ áp.

- Hiệu suất của máy biến áp: $H = \frac{P_{2}}{P_{1}} = \frac{U_{2} I_{2} \cos φ_{2}}{U_{1} I_{1}}$

- Nếu máy biến áp là lí tưởng (bỏ qua hao phí) và cuộn thứ cấp nối với điện trở R thì ta có: $P_{1} = P_{2} \Rightarrow \frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{U_{2}}{U_{1}} .$

3. Ứng dụng của máy biến áp

a) Truyền tải điện năng

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp (ảnh 1)

b) Nấu chảy kim loại, hàn điện

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp (ảnh 1)

Nấu chảy kim loại bằng bộ biến áp của lò vi sóng cũ

Trắc nghiệm Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp

Bài giảng Trắc nghiệm Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp

Câu 1: Máy biến áp là thiết bị:

A. biến đổi tần số của dòng điện xoay chiều.

B. có khả năng biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó.

C. làm tăng công suất của dòng điện xoay chiều.

D. đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Máy biến áp là thiết bị: có khả năng biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều và không làm thay đổi tần số của nó.

Câu 2: Phát biểu nào sau đây sai về máy biến áp?

A. Là dụng cụ dùng để thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều.

B. Cấu tạo gồm hai cuộn dây đồng quấn trên lõi thép.

C. Cường độ dòng điện qua mỗi dây tỉ lệ thuận với số vòng dây.

D. Nguyên tắc hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

A, B, D đúng

C sai vì cường độ dòng điện qua mỗi dây tỉ lệ nghịch với số vòng dây

$\frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{N_{2}}{N_{1}}$ .

Câu 3: Công dụng nào sau đây không phải của máy biến áp:

A. Tăng cường độ của dòng điện không đổi.

B. Giảm điện áp của dòng điện xoay chiều.

C. Giảm hao phí trong truyền tải điện năng đi xa.

D. Tăng điện áp của dòng điện xoay chiều.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Việc tăng cường độ của dòng điện không phải là công dụng của máy biến áp.

Câu 4: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa người ta thường dùng cách nào sau đây để giảm hao phí:

A. giảm điện trở của dây dẫn.

B. tăng điện áp truyền tải.

C. giảm công suất truyền tải.

D. tăng tiết diện của dây dẫn.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa người ta thường dùng cách tăng điện áp truyền tải để giảm hao phí.

A – cách này cũng có thể được nhưng người ta không sử dụng vì để làm giảm điện trở của dây dẫn thì tốn rất nhiều chi phí để chế tạo vật liệu có điện trở nhỏ.

C – không sử dụng

D – không sử dụng vì khi đó dây sẽ rất to, cồng kềnh và chi phí cao.

Câu 5: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, để giảm công suất hao phí trên đường dây truyền tải thì người ta thường sử dụng biện pháp nào sau đây?

A. Giảm tiết diện dây dẫn.

B. Tăng điện áp hiệu dụng ở nơi phát điện.

C. Giảm điện áp hiệu dụng ở nơi phát điện.

D. Tăng chiều dài dây dẫn.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Trong quá trình truyền tải điện năng, biện pháp giảm hao phí trên đường dây tải điện được sử dụng chủ yếu hiện nay là tăng điện áp trước khi truyền tải (điện áp ở nơi phát điện).

Câu 6: Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến áp lí tưởng có số vòng dây lần lượt là $N_{1}$ và $N_{2}$ . Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng $U_{1}$ vào hai đầu cuộn sơ cấp thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là $U_{2}$ . Hệ thức đúng là:

A. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{2}}{N_{1}}$ .

B. $\frac{U_{1}}{N_{1}} = U_{2} N_{2}$ .

C. $U_{1} U_{2} = N_{1} N_{2}$ .

D. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}$ .

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Ta có: $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}$

$\Rightarrow$ Phương án D đúng

Câu 7: Máy biến thế dùng để biến đổi hiệu điện thế của các

A. pin.

B. acqui.

C. nguồn điện xoay chiều.

D. nguồn điện một chiều.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Máy biến thế dùng để biến đổi hiệu điện thế của các nguồn điện xoay chiều.

Câu 8: Một máy tăng thế có số vòng của hai cuộn dây là 500 vòng và 1000 vòng. Mắc cuộn sơ cấp vào mạng điện 110V – 50Hz. Điện áp giữa hai đầu cuộn thứ cấp có giá trị hiệu dụng và tần số là:

A. $220 V - 100 H z$ .

B. $55 V - 25 H z$ 5.

C. $220 V - 50 H z$ .

D. $55 V - 50 H z$ .

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Ta có:

+ $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} \Leftrightarrow \frac{110}{U_{2}} = \frac{500}{1000} \Rightarrow U_{2} = 220 V$

+ Máy biến thế không làm thay đổi tần số.

$\Rightarrow$ Điện áp giữa hai đầu cuộn thứ cấp có giá trị hiệu dụng và tần số là : $220 V - 50 H z$

Câu 9: Một máy biến áp lí tưởng gồm cuộn sơ cấp có 2400 vòng dây và cuộn thứ cấp có 800 vòng dây. Nối hai đầu cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 210 V. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp khi máy biến áp hoạt động không tải là:

A. 0 V.

B. 630 V.

C. 70 V.

D. 105 V.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Ta có: $\frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{U_{1}}{U_{2}} \Rightarrow U_{2} = 70 (V)$

Câu 10: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp 1000 vòng và cuộn thứ cấp 100 vòng. Gọi $I_{1}$ và $I_{2}$ là cường độ hiệu dụng qua cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp; $T_{1}$ và $T_{2}$ là chu kì của dòng điện qua cuộn sơ cấp và thứ cấp. Chọn hệ thức đúng:

A. $I_{1} > I_{2}; T_{1} = T_{2}$ .

B. $I_{1} < I_{2}; T_{1} = T_{2}$ .

C. $I_{1} < I_{2}; T_{1} < T_{2}$ .

D. $I_{1} > I_{2}; T_{1} > T_{2}$ .

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có:

+ $\frac{I_{2}}{I_{1}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} \Leftrightarrow \frac{I_{2}}{I_{1}} = \frac{1000}{100} = 10$

\Rightarrow I_{2} > I_{1}

+ Máy biến thế không làm thay đổi tần số $\Rightarrow T_{1} = T_{2}$

Câu 11: Muốn giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần thì tỉ số của số vòng dây $N_{2}$ của cuộn thứ cấp và $N_{1}$ của cuộn sơ cấp ở máy biến áp nơi phát là:

A. $\frac{N_{2}}{N_{1}} = 0, 1$ .

B. $\frac{N_{2}}{N_{1}} = 10$ .

C. $\frac{N_{2}}{N_{1}} = 100$ .

D. $\frac{N_{2}}{N_{1}} = 0, 01$ .

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có:

+ Công suất hao phí: $Δ P = \frac{P^{2}}{{(U \cos φ)}^{2}} R$

Để hao phí giảm 100 lần $\Rightarrow U$ phải được tăng thêm 10 lần

Mặt khác, ta có: $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}$

$\Rightarrow$ Để U tăng thêm 10 lần thì tỉ số:

$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{1}{10}$

Câu 12: Công suất hao phí dọc đường dây tải có điện áp 500 kV, khi truyền đi một công suất điện 12000 kW theo một đường dây có điện trở 10 Ω là bao nhiêu? Coi hệ số công suất bằng 1.

A. 1736 kW.

B. 576 kW.

C. 5760 W.

D. 57600 W.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

$P_{h p} = I^{2} R = {(\frac{P}{U})}^{2} . R = 5760 W$

Câu 13: Một máy biến áp có hiệu suất xấp xỉ bằng 100%, có số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn 10 lần số vòng dây cuộn thứ cấp. Máy biến áp này

A. làm tăng tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp 10 lần.

B. là máy tăng áp.

C. làm giảm tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp 10 lần.

D. là máy hạ áp.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

$\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}$ $\Rightarrow U_{1} = 10. U_{2}$

: làm giảm điện áp ở cuộn thứ cấp đi 10 lần.

Suy ra là máy hạ áp.

Câu 14: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng dây được mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng là 220 V. Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484 V. Bỏ qua mọi hao phí. Số vòng của cuộn thứ cấp là:

A. 1100.

B. 2420.

C. 2500.

D. 2000.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Số vòng dây ở cuộn thứ cấp là:

$N_{2} = N_{1} . \frac{U_{2}}{U_{1}} = 1000. \frac{484}{200} = 2420$ vòng

Câu 15: Người ta cần truyền một công suất 5 MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 5 km. Hiệu điện thế hiệu dụng cuộn thứ cấp của máy tăng áp là $U = 100 k V$ . Muốn độ giảm thế trên đường dây không quá 1%U thì tiết diện của đường dây dẫn phải thỏa mãn điều kiện nào? Biết điện trở suất của dây tải điện là $1, {7.10}^{- 8} Ω m$

A. $5, 8 (m m^{2}) \leq S$ .

B. $5, 8 (m m^{2}) \leq S \leq 8, 5 (m m^{2})$ .

C. $8, 5 (m m^{2}) \leq S$ .

D. $8, 5 (m m^{2}) \geq S$ .

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Theo bài ra ta có:

$Δ U = I . R = \frac{P}{U} . ρ . \frac{l}{S} = \frac{P}{U} . ρ . \frac{2 d}{S}$ (do đường dây truyền tải phải dùng 2 sợi nên chiều dài phải bằng 2 lần quãng đường).

Ta có:

$Δ U \leq 1 % U \Leftrightarrow \frac{P}{U} . ρ . \frac{2 d}{S} \leq 1 % U$

$\Leftrightarrow S \geq \frac{1}{1 % U} . \frac{P}{U} . ρ .2 d \Leftrightarrow S \geq \frac{1}{1000} . \frac{{5.10}^{6}}{{100.10}^{3}} .1, {7.10}^{- 8} {.2.5.10}^{3}$

$\Leftrightarrow s \geq 8, {5.10}^{- 6} m^{2} = 8, 5 m m^{2}$

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 12 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 13: Các mạch điện xoay chiều

Lý thuyết Bài 14: Mạch có RLC mắc nối tiếp

Lý thuyết Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

Lý thuyết Bài 17: Máy phát điện xoay chiều

Lý thuyết Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha

1 11,291 22/12/2023

Tải về

Trang trước

Trang sau

Xem thêm các chương trình khác:

Lớp 1 - Cánh diều

Tiếng Anh 1

Toán lớp 1

Tiếng Việt lớp 1

Lớp 1 - Chân trời sáng tạo

Tiếng Anh 1

Toán lớp 1

Tiếng Việt lớp 1

Lớp 1 - Kết nối tri thức

Tiếng Anh 1

Toán lớp 1

Tiếng Việt lớp 1

Tiện ích

Đọc sách online

Bộ đề ôn hè lớp 1 lên lớp 2

Giáo án lớp 1

Lớp 2 - Kết nối tri thức

Toán lớp 2

Tiếng Việt lớp 2

Đạo đức lớp 2

Tự nhiên và Xã hội lớp 2

Hoạt động trải nghiệm lớp 2

Tiếng Anh lớp 2

Âm nhạc lớp 2

Lớp 2 - Cánh diều

Toán lớp 2

Tiếng Việt lớp 2

Hoạt động trải nghiệm lớp 2

Tự nhiên và Xã hội lớp 2

Tiếng Anh lớp 2

Âm nhạc lớp 2

Đạo đức lớp 2

Lớp 2 - Chân trời sáng tạo

Toán lớp 2

Tiếng Việt lớp 2

Đạo đức lớp 2

Tự nhiên và Xã hội lớp 2

Hoạt động trải nghiệm lớp 2

Tiếng Anh lớp 2

Âm nhạc lớp 2

Đề thi các môn lớp 2

Đề thi các môn lớp 2 - Kết nối tri thức

Đề thi các môn lớp 2 - Cánh diều

Đề thi các môn lớp 2 - Chân trời sáng tạo

Tiện ích

Đọc sách online

Bộ đề ôn hè lớp 2 lên lớp 3

Giáo án lớp 2

Lớp 3 - Kết nối tri thức

Toán lớp 3

Tiếng Anh lớp 3

Tiếng Việt lớp 3

Đạo đức lớp 3

Tự nhiên và Xã hội lớp 3

Hoạt động trải nghiệm lớp 3

Âm nhạc lớp 3

Tin học lớp 3

Giáo dục thể chất lớp 3

Công nghệ lớp 3

Lớp 3 - Cánh diều

Toán lớp 3

Tiếng Việt lớp 3

Tiếng Anh lớp 3

Đạo đức lớp 3

Tự nhiên và Xã hội lớp 3

Hoạt động trải nghiệm lớp 3

Âm nhạc lớp 3

Tin học lớp 3

Giáo dục thể chất lớp 3

Công nghệ lớp 3

Lớp 3 - Chân trời sáng tạo

Toán lớp 3

Tiếng Việt lớp 3

Tiếng Anh lớp 3

Đạo đức lớp 3

Tự nhiên và Xã hội lớp 3

Hoạt động trải nghiệm lớp 3

Âm nhạc lớp 3

Tin học lớp 3

Giáo dục thể chất lớp 3