Máy biến áp là gì? Cấu tạo của máy biến áp, nguyên tắc hoạt động và Ứng dụng của Máy biến áp - Vật lí 12 bài 16

Nội dung bài viết này của KhốiA.Vn sẽ giúp các em biết cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy biến áp, bài toán truyền tải điện năng đi xa như thế nào, ứng dụng của máy biến áp là gì,...

• Giải bài tập Vật lí 12 bài 16: Giải bài tập 1, 2, 3, 4, 5, 6 trang 91 SGK Vật lí 12 bài 16

I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa

- Công suất phát đi từ nhà máy phát điện: P = U.I

- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải: 

→ Như vậy, với công suất phát P là xác định, để giảm ΔP ta phải giảm r hoặc tăng U

- Biện pháp giảm r có những hạn chế vì  nên để giảm r ta phải dùng các loại dây có điện trở suất ρ nhỏ như bạc, dây siêu dẫn,... với giá thành rất cao hoặc tăng tiết diện S của dây, tuy nhiên khi tăng S thì tốn kim loại và chi phí xây trụ điện lớn vì dây rất nặng nên không kinh tế.

- Như vậy, biện pháp tăng hiệu điện thế U có hiệu quả rõ rệt, tăng U lên n lần thì P_{hao phí} giảm n² lần.

II. Máy biến áp

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

1. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp

Cấu tạo của máy biến áp

• Cấu tạo của máy biến áp

- Bộ phận chính là một lỏi biến áp hình khung bằng sắt non có pha silic cùng với hai cuộn dây có điện trở nhỏ và độ tự cảm lớn quấn trên lỏi biến áp.

- Cuộn thứ nhất có N₁ vòng nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp.

- Cuộn thứ 2 có N₂ vòng nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng gọi là cuộn thứ cấp.

• Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp

- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

- Nối hai đầu cuộn sơ vấp vào nguồn phát điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra từ trường biến thiên trong lõi biến áp.

- Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp.

2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp

- Khảo sát bằng thực nghiệm những đặc tính của một máy biến áp bằng sơ đồ thực nghiệm như hình sau:

• Cuộn thứ cấp để hở (I₂ = 0, máy biến áp ở chế độ không tải)

- Thay đổi các số vòng N₁, N₂ đi các điện áp U₁, U₂ ta thấy: 

- Nếu N₂ > N₁  thì U₂ > U₁: Máy tăng áp

- Nếu N₂ < N₁  thì U₂ < U₁: Máy hạ áp

• Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ (I₂ ≠ 0, máy biến áp ở chế độ có tải)

- Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể (máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng) thì công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp có thể coi bằng nhau: U₁.I₁ = U₂.I₂

- Do đó: 

3. Ứng dụng của máy biến áp

a) Máy biến áp ứng dụng để truyền tải điện năng

- Thay đổi điệ áp của dòng điện xoay chiều đến các giá trị thích hợp

- Sử dụng trong việc truyền tải điện năng đi xa để giảm hao phí trên đường dây truyền tải

b) Máy biến áp ứng dụng nấu chảy kim loại trong hàn điện

- Sử dụng trong máy hàn điện nấu chảy kim loại:

- Máy hàn điện nấu chảy kim loại hoạt động theo nguyên tắc biến áp, trong đó cuộn sơ cấp gồm nhiều vòng dây tiết diện nhỏ, cuộn thứ cấp có ít vòng dây tiết diện lớn.