Máy Biến áp

                                     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 N21 thì U21: 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=2AVí 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 :  Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua mọi hao phí) cuộn sơ cấp có cùng số vòng dây nhưng cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau. Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị  hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn thứ  cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp của máy đó là 1,5. Khi đặt điện áp xoay chiều nói trên vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy thứ hai thì tỉ số đó là 1,8. Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ  cấp của mỗi máy 48 vòng dây rồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ  số  điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau. Số vòng dây của cuộn sơ cấp của mỗi máy là

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

Bài viết gợi ý:

1. Sử Dụng Phương Pháp Số Phức Giải Bài Toán Điện Xoay Chiều

2. Mạch RLC nối tiếp

3. Đại cương về dòng điện xoay chiều

4. Giao Thoa Sóng

5. Đặc trưng sinh lí của âm

6. Con lắc đơn trong điện trường

7. Sóng âm