Chuyên đề Vật lí 12 CTST Bài 2. Máy biến áp. Truyền tải điện năng có đáp án

Phải tăng điện áp trước khi truyền đi để giảm sự hao phí trên đường dây tải điện.

Để tăng điện áp ta sử dụng máy biến áp.

Kết quả thu được tần số ở đầu ra không đổi vẫn là 50 Hz, điện áp đo được dưới 18 V.

Từ thông qua một vòng dây của cuộn sơ cấp có biểu thức: Ф = Ф_ocosωt

Từ thông qua cuộn sơ cấp: \[{\Phi _1} = {N_1}\Phi \]

Do máy biến áp có lõi kín nên có thể coi mọi đường sức từ chỉ chạy trong lõi biến áp. Như vậy, từ thông qua mỗi vòng dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp là như nhau, nên từ thông trong cuộn dây thứ cấp là \[{\Phi _2} = {N_2}\Phi \].

Theo định luật Faraday, ta có suất điện động cảm ứng sinh ra do sự biến thiên của từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là:

\[{e_1} = - \frac{{d{\Phi _1}}}{{dt}} = - {N_1}\frac{{d\Phi }}{{dt}} = {N_1}{\Phi _0}\omega \sin \omega t\] và \[{e_2} = - \frac{{d{\Phi _2}}}{{dt}} = - {N_2}\frac{{d\Phi }}{{dt}} = {N_2}{\Phi _0}\omega \sin \omega t\]

Từ đó, suy ra được: \[\frac{{{e_1}}}{{{e_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\] hay tỉ số giữa suất điện động của hai cuộn dây luôn không đổi và bằng với tỉ số giữa số vòng dây của hai cuộn dây đó.

Do tỉ số giữa các suất điện động tức thời là không đổi nên tỉ số giữa suất điện động hiệu dụng của hai cuộn dây cũng không thay đổi.

Ta có: \[\frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{e_1}}}{{{e_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\]

Nếu bỏ qua điện trở (máy biến áp lí tưởng) của dây dẫn trong cuộn sơ cấp và thứ cấp thì có thể coi điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn dây bằng suất điện động hiệu dụng tương ứng với chúng hay U₁ = E₁ và U₂ = E₂.

Từ biểu thức (3.1) suy ra: \[\frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\].

Không thể dùng máy biến áp để thay đổi điện áp của dòng điện không đổi. Vì:

- Nguyên lí hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Dòng điện không đổi không tạo ra từ thông biến thiên, nên không thể tạo ra hiện tượng cảm ứng điện từ.

Áp dụng công thức: \[\frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} \Leftrightarrow \frac{{220}}{{100}} = \frac{{2000}}{{{N_2}}} \Leftrightarrow {N_2} \approx 909\] vòng.

- Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sơ cấp, tạo ra từ thông f biến thiên trong khung từ của máy, từ thông f chạy trong lõi thép từ gây ra trên cuộn thứ cấp một suất điện động cảm ứng và tạo ra điện áp U₂, trị số U₂ phụ thuộc vào số vòng dây cuộn thứ cấp.

- Vậy thay đổi số vòng dây trên cuộn thứ cấp ta có thể điều chỉnh được cường độ dòng điện hàn. Để thuận tiện cho việc điều chỉnh số vòng dây cuộn thứ cấp người ta lấy ra nhiều đầu dây và bố trí gắn trên các cọc bu lông dùng cầu nối để thay đổi số vòng dây trên cuộn thứ cấp tương ứng có dòng điện nhỏ đến lớn. Phạm vi điều chỉnh từ 70 V đến 240 V.

- Máy hàn xoay chiều hoạt động bằng cách sử dụng nguồn điện xoay chiều để tạo ra dòng điện chuyển đổi liên tục. Dòng điện này được đưa qua điểm tiếp xúc trên vật liệu cần hàn, tạo ra nhiệt độ cao và nung chảy vật liệu. Sau đó, các mảnh vật liệu được đưa lại gần nhau và kết nối lại với nhau để tạo thành mối hàn chắc chắn.