CHỦ ĐỀ : MÁY BIẾN ÁP
I,TÓM TẮT LÍ
THUYẾT
-Máy biến áp
là thiết bị hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện
áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó
1,Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Máy biến áp
gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau, quấn trên một khung sắt non có pha silic
gọi là lõi biến áp(thường là hình chữ nhật)
-Hoạt động của
máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Một trong hai cuộn dây(có N1
vòng) của máy biến áp được nối với nguồn điện xoay chiều, được gọi là cuộn sơ cấp.
Cuộn thứ 2 (có N2 vòng) được nối với tải tiêu thụ điện năng, được gọi là cuộn
thứ cấp. Dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp, tạo ra từ thông biến
thiên qua cuộn thứ cấp, làm xuất hiện trong cuộn thứ cấp một suất điện động
xoay chiều. Nếu mạch thứ cấp kín thì có dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn thứ
cấp
2,Công thức
liên quan đến máy biến áp
-Trong cuộn
thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số dòng điện ở cuộn sơ cấp. Suất
điện động cảm ứng trong mỗi cuộn dây tỉ lệ với số vòng N1,N2 của chúng :
-Nếu bỏ qua
điện trở của dây quấn ta có U1=E1,U2=E2 (U1,U2 là điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp
và ở cuộn thứ cấp). Từ đó ta có:
+) Nếu
N2>N1 thì U2>U1: máy tăng áp
+)Nếu
N2<>1 thì U2<>1: máy hạ áp
-Nếu hao phí
điện năng trong máy biến áp không đáng kể ( máy biến áp lí tưởng) thì:
Với I1,I2 là
cường độ hiệu dụng của dòng điện ở cuộn sơ cấp và thứ cấp
II,BÀI TẬP
1,Các ví dụ
minh họa
Ví dụ 1 : Máy
biến áp dùng để:
A.giữ cho cường
độ dòng điện luôn ổn định, không đổi
B.giữ cho hiệu
điện thế luôn ổn định, không đổi
C.làm tăng
hay giảm hiệu điện thế xoay chiều
D.làm tăng
hay giảm cường độ dòng điện một chiều
Ví dụ 2 : Tại
sao khung dây của máy biến thế lại thường được làm bằng các tấm sắt pha silic
dát mỏng ( còn được gọi là tôn silic) ghép lại với nhau?
A.Để hiện tượng
cảm ứng điện từ xảy ra
B.Để giảm hao tổn điện năng do dòng điện Fuco và
do từ trễ
C.Để không bị
oxi hóa
D.Để khi vận
chuyển được gọn nhẹ
Ví dụ 3 : Một
máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng cuộn thứ cấp. Máy biến thế
này có tác dụng
A.tăng cường
độ dòng điện, giảm hiệu điện thế
B. giảm cường
độ dòng điện, giảm hiệu điện thế
C. tăng cường
độ dòng điện, tăng hiệu điện thế
D. giảm cường
độ dòng điện, , tăng hiệu điện thế
Ví dụ 4 : Một
máy biến thế có số vòng của cuộn sơ cấp là 1000 vòng. Mắc máy biến thế trên vào
mạng điện 220V. Để có thể thắp sang bóng đèn 11V thì số vòng của cuộn thứ cấp
phải là:
A.50 vòng B.120 vòng C.600 vòng D.100 vòng
Lời giải : Muốn đèn sáng bình thường thì phải có U2=11V
Từ công thức máy biến thế :
=> Số vòng của cuộn thứ cấp N2=50 ( vòng )
Ví dụ 5 : Một
máy biến áp có số vòng dây là 3000 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng, được mắc vào mạng
điện xoay chiều có tần số 50Hz, khi đó cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn thứ
cấp là 12 A. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp là:
A.1,41A B.2A C.2,83A D.1,73A
Lời giải : Áp dụng công thức máy biến áp
=> I1=2A
Ví dụ 6 : Một
máy tăng thế lý tưởng có tỉ số vòng dây giữa các cuộn sơ cấp N1 và thứ cấp N2 là
3. Biết cường độ dòng điện trong cuộn sơ
cấp và điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp lần lượt là I1=6A và U1=120V .
Cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn thứ cấp và điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp lần lượt là
A.2 A và 360 V B. B.18 V và 360 V C.2 A và 40 V D.18 A và 40 V.
Lời giải : Vì máy này là máy tăng thế => N2>N1 . Ta có :
Mặt khác :
Ví dụ 7 : Một
máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 100 vòng dây và cuộn thứ cấp gồm 150 vòng
dây. Mắc hai đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5 V . Nếu ở cuộn thứ cấp có 10 vòng dây bị quấn ngược thì điện áp hiệu
dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp khi để hở là
A. 7,5 V B. 7,0 C. 8,3 V D. 6,5 V
Lời giải :
Ví dụ 8 :
A. 300 vòng B. 440 vòng C. 250 vòng D. 320 vòng
Lời giải: Máy thứ nhất :
Máy thứ hai :
Khi cùng thay đổi số vòng dây :
Mặt khác :
Ví dụ 9 : Cho một máy biến áp lý tưởng, cuộn sơ cấp có N1 vòng dây, cuộn thứ cấp có N2 vòng dây. Nếu giữ nguyên điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp, rồi quấn thêm vào cuộn sơ cấp 25 vòng thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp giảm đi 100/13 (%). Còn nếu quấn thêm vào cuộn thứ cấp 25 vòng và muốn điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn này không đổi thì phải giảm điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp 100/3 (%). Hệ số máy biến áp k = N1/N2 là
A. 6,5. B. 13. C. 6. D. 12.
Lời giải :
Ví dụ 10 : Một học sinh quấn một máy biến áp có số vòng dây cuộn thứ cấp gấp 2,5 lần số vòng dây cuộn sơ cấp. Khi đặt vào hai đầu cuộn thứ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp để hở là 0,36U. Khi kiểm tra thì phát hiện trong cuộn sơ cấp có 60 vòng dây bị quấn ngược chiều so với đa số các vòng dây trong đó. Bỏ qua mọi hao phí máy biến áp. Tổng số vòng dây đã được quấn trong máy biến áp này là
A. 2500 vòng. B. 4000 vòng. C. 3200 vòng. D. 4200 vòng.
Lời giải : ta có
2, Bài tập tự luyện
Câu 1 : Nhận
xét nào sau đây không đúng về máy biến áp
A.Máy biến
áp có thể làm tăng hiệu điện thế
B.Máy biến
áp có thể làm giảm hiệu điện thế
C.Máy biến
áp có thể làm thay đổi tần số dòng điện xoay chiều
D. Máy biến
áp có thể dùng để biến đổi cường độ dòng điện
Câu 2 : Biện
pháp nào sau đây không làm tăng hiệu suất của máy biến áp
A.Dùng lõi sắt
có điện trở rất nhỏ
B.Dùng dây
có điện trở suất nhỏ làm dây quấn máy biến áp
C.Dùng lõi sắt
gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau
D.Đặt các
lõi sắt song song với các mặt phẳng chứa các đường sức từ
Câu 3 : Một
máy hạ áp lí tưởng có điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp ổn định. Nếu ta
tăng số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp lên một số vòng như nhau thì điện áp
hai đầu cuộn thứ cấp để hở sẽ:
A.Tăng
B.Giảm
C.Không đổi
D.Có thể
tăng hoặc giảm
Câu 4 : Máy
biến áp có thể dùng biến đổi điện áp của những nguồn điện nào sau đây
A.Ắc quy
B.Pin
C.Nguồn điện
xoay chiều
D.Tất cả các nguồn điện trên
Câu 5 : Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm 500 vòng dây và cuộn thứ cấp gồm 40 vòng dây. Mắc hai đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện xoay chiều, khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 20 V . Biết hao phí điện năng của máy biến áp là không đáng kể. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp có giá trị bằng
A. 500 V B. 250 V C. 1000 V D. 1,6 V
Câu 6 : Một máy biến áp dùng trong tivi có một cuộn sơ cấp gồm 1100 vòng mắc vào mạng điện xoay chiều 220 V và ba cuộn thứ cấp để lấy ra các điện áp 20 V . Tính số vòng dây của mỗi cuộn thứ cấp
A.50 B.60 C.100 D.75
Câu 7 : Cuộn thứ cấp của 1 máy biến áp có 100 vòng dây. Điện áp hiệu dụng ở các mạch sơ cấp và thứ cấp lần lượt là 2000 V và 50 V . Nếu ở cuộn sơ cấp có 20 vòng dây bị quấn ngược thì tổng số vòng dây của cuộn sơ cấp là bao nhiêu ?
A.4040 B.4000 C.3000 D.4020
Câu 8 : Một máy biến áp lí tưởng cuộn sơ cấp có số vòng dây gấp 10 lần cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp mắc vào mạng điện xoay chiều cuộn thứ cấp nối với hai bóng đèn giống nhau có kí hiệu 24V- 24W mắc song song thì các bóng đèn sáng bình thường. Xác định cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp
A. 0, 2 A B. 2 A C. 0,5 A D. 0,1 A
Câu 9 : Một học sinh quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp gấp 2,5 lần số vòng dây của cuộn thứ cấp. Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu một số vòng dây. Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kết xác định tỉ số điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp. Lúc đầu tỉ số điện áp bằng 9/25. Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 30 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 19/50 . Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp. Để được máy biến áp đúng như dự định, học sinh này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp
A.40 vòng dây. B.29 vòng dây. C.30 vòng dây. D. 60 vòng dây.
Câu 10 : Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị không đổi thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là 200 V. Ở cuộn sơ cấp, khi ta giảm bớt n vòng dây thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U; nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch thứ cấp khi để hở là U/2. Giá trịcủa U là
A. 250 V. B. 200 V C. 100 V D. 300 V