Bài giảng Vật lí 9 - Tiết 44: Bài tập về máy biến thế, truyền tải điện năng đi xa

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 9 - Tiết 44: Bài tập về máy biến thế, truyền tải điện năng đi xa

1. Tiết 44. Bài tập về máy biến thế, truyền tải điện năng đi xa. I. Kiến thức cơ bản 1. Công thức tính công suất hao phí trên đường dây tải điện. R PP= 2 hp U 2 2. Cách làm giảm hao phí. Tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.
2. Tiết 44. Bài tập về máy biến thế, truyền tải điện năng đi xa. 3. Cấu tạo của máy biến thế - Hai cuộn dây (cuộn sơ cấp và Lõi sắt pha silic cuộn thứ cấp) có số vòng n1, n2 khác nhau, đặt cách điện với Cuộn Cuộn nhau dây dây - Một lõi sắt (hay thép) có pha silic chung cho cả hai cuộn dây.
3. Tiết 44. Bài tập về máy biến thế, truyền tải điện năng đi xa. 4. Nguyên tắc hoạt đông của máy biến thế Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một HĐT xoay chiều thì trong cuộn dây đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trưường trong lõi sắt luân phiên tăng giảm, vì thế số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn thứ cấp luân phiên tăng giảm. Kết quả là trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện xoay chiều. Một dòng điện xoay chiều phải do một HĐT xoay chiều gây ra.Vì vậy, HĐT hai đầu cuộn thứ cấp cũng là HĐT xoay chiều. Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ U n lệ với số vòng dây của mỗi cuộn 1 = 1 U 2 n 2 * Từ công thức trên ta có: U .n U .n Un U .n U = 21 U = 12 n = 21 n = 12 1 2 2 U 1 U n 2 n1 1 2
4. Lõi sắt pha silic Cuộn Cuộn dây dây U1 n1 = > 1→ U1 U 2 máy hạ thế. U 2 n2 U1 n1 = <1→U1 U 2 máy tăng thế. U 2 n2 Vậy muốn tăng hay giảm hiệu điện thế, ta chỉ việc thay đổi số vòng dây của các cuộn dây.
5. II. Bài tập trắc nghiệm 1. Cùng công suất điện P được tải đi trên cùng một dây dẫn. Công suất hao phí khi hiệu điện thế hai đầu đường dây tải điện là 400kV so với khi hiệu điện thế là 100kV là A. Nhỏ hơn 16 lần. B. Nhỏ hơn 8 lần. C. Nhỏ hơn 4 lần. D. Nhỏ hơn 2 lần. 2. Để truyền tải điện năng có công suất 100kW bằng một đường dây dẫn có điện trở 5Ω với công suất hao phí trên đường dây truyền tải là 0,5kW. Hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tải điện là: A. 5 kW. B. 10 kV. C. 15 kV. D. 20 kV. R Công thức tính công suất hao phí PP= hp U 2 Hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tải điện là: U= R.P2 / U2 = 5.(105 )2 /500 = 108 U= 10000V = 10kV
6. 3. Người ta truyền tải một công suất điện 1000MW bằng một đường dây có điện trở 10Ω. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 11kV. Công suất hao phí trên đường dây là: A. 9,1W. B. 1100W. C. 82,64W. D. 826,4W. 4. Để nâng hiệu điện thế từ U1 = 25000V lên đến hiệu điện thế U2= 500000V, thì phải dùng máy biến thế có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là: A. 0,005. B. 0,05. C. 0,5. D. 5. 5. Một máy biến thế có 2 cuộn dây với số vòng dây tương ứng là 125 vòng và 600 vòng. Sử dụng máy biến thế này: A. Chỉ làm tăng hiệu điện thế. B. Chỉ làm giảm hiệu điện thế. C. Có thể làm tăng hoặc giảm hiệu điện thế. D. Có thể đồng thời làm tăng và giảm hiệu điện thế.
7. III. Bài tập tự luận Bài 1: a. Vì sao để vận tải điện năng đi xa người ta phải dùng máy biến thế? b. Trên cùng một đường dây tải điện, nếu dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế ở 2 đầu dây dẫn lên 100 lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt trên đường dây sẽ giảm đi bao nhiêu lần? Bài giải. a. Dùng máy biến thế khi cần có thể tăng hoặc giảm hiệu điện thế để giảm hao phí do toả nhiệt trên đường dây . b. Tăng hiệu điện thế ở 2 đầu dây dẫn lên 100 lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt trên đường dây sẽ giảm 1002 = 10000 lần.
8. II. Bài tập Bài 2: a) Một máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế ở hai cực của máy là 200 V. Muốn tải điện năng đi xa, người ta phải tăng hiệu hiện thế lên 2000 V. Hỏi phải dùng loại máy biến thế nào? b) Vì sao không thể dùng dòng điện một chiều không đổi để chạy máy biến thế ? Bài giải. a) Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp ( U1< U2 vì 200V < 2000V) nên phải dùng máy tăng thế. b) Dòng điện một chiều không đổi sẽ tạo ra một từ trường không đổi. Do đó, số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây thứ cấp không đổi. Kết quả là trong cuộn thứ cấp không có dòng điện cảm ứng.
9. II. Bài tập Bài 3: Một máy biến thế có số vòng dây của cuộn sơ cấp là 3300 vòng và số vòng dây của cuộn thứ cấp là 150 vòng. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 220V. Hỏi hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp là bao nhiêu? Tóm tắt Bài giải. n = 3300 vòng 1 Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp n =150 vòng 2 là : U1= 220 V U1 n 1 U 1 n 2 220.150 U2 = ? = U2 = = = 10 (V) U2 n 2 n 1 3300 Đáp số: 10 V
10. II. Bài tập Bài 4: Một máy biến thế dùng trong nhà cần phải hạ hiệu điện thế từ 220V xuống còn 3V. Cuộn sơ cấp có 4 000 vòng. Tính số vòng ở cuộn thứ cấp tương ứng? Tóm tắt Bài giải. U = 220 V 1 Số vòng dây ở cuộn thứ cấp là : U2 = 3 V U n U n 3.4000 n1 = 4 000 vòng 1 1 2 1 = n2 = = 54,5 (v òng) n2 =? vòng U2 n 2 U 1 220 Đáp số: 54,5 vòng
11. HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ - Xem lại nguyên tắc hoạt động của máy biến thế và công thức mối liên hệ giữa hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây của máy biến thế với số vòng dây của mỗi cuộn - Xem lại các bài tập đã làm - Làm bài tập: Bài 4: Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 2 200 vòng, cuộn thứ cấp có 120 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì ở hai đầu dây cuộn thứ cấp có hiệu điện thế là 12V. Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp? - Xem trước bài 39: Tổng kết chương II: Điện từ học Trả lời trước phần tự kiểm tra