Máy biến áp 12

Vật lý 12 - bài 16 1 Bài 16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG- MÁY BIẾN ÁP I-BÀI TOÁN VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG -Gọi P là công suất máy phát điện, U là điện áp giữa 2 cực của máy, I là cường độ dòng điện trong dây dẫn. -Ta có: -Gọi P hp là công suất hao phí trên đường dây do sự toả nhiệt, r là điện trở của dây . P P U I I U = → = Vật lý 12 - bài 16 2 -Ta có: -Để giảm sự hao phí, ta có 2 cách: +Giảm điện trở r của dây dẫn (rất tốn kém). *Hỏi: Giảm r bằng cách nào? Tại sao lại tốn kém? +Tăng điện áp U khi truyền tải điện đi xa (nghĩa là dùng đường dây cao áp), đến nơi tiêu thụ lại hạ điện áp xuống. *Hỏi: Khi tăng điện áp U ở máy phát lên 100 lần thì hao phí trên đường dây giảm được bao nhiêu lần? 2 2 2 . . hp P r P I r U = = Vật lý 12 - bài 16 3 II-MÁY BIẾN ÁP *Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều). 1-Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp: -Lõi biến áp: là khung sắt non có pha silic, gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện. -Hai cuộn dây cảm ứng: có điện trở nhỏ, độ tự cảm lớn, quấn trên 2 cạnh đối diện của khung, cuộn sơ cấp D 1 có N 1 vòng, cuộn thứ cấp D 2 có N 2 vòng. Vật lý 12 - bài 16 4 -Cho dòng xoay chiều qua cuộn sơ cấp, từ thông qua 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp biến thiên: -Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều *Hỏi: Tại sao các điện áp ở 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số? 1 1 2 2 cos cos o o N t N t ω ω Φ = Φ Φ = Φ 2 2 ' sin o e N t ω ω = −Φ = Φ Vật lý 12 - bài 16 5 2-Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp a-Trường hợp mạch thứ cấp hở (không tải): Lần lượt thay đổi số vòng và đo điện áp 2 cuộn ta có kết quả: +Đặc tính biến áp: N 1 N 2 U 1 U 2 N 2 /N 1 U 2 /U 1 600 600 120 120 1 1 600 600 80 80 1 1 600 200 120 40 1/3 1/3 600 1200 80 160 2 2 200 600 60 180 3 3 Vật lý 12 - bài 16 6 *Tỉ số điện áp hiệu dụng ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp luôn bằng tỉ số các vòng dây của 2 cuộn đó. -Nếu là máy tăng áp -Nếu là máy hạ áp 2 2 1 1 U N U N = 2 1 1 N N > 2 1 1 N N < Vật lý 12 - bài 16 7 +Khảo sát công suất: Mạch thứ cấp hở: I 2 = 0 thì I 1 rất nhỏ (coi =0) *Vậy ở chế độ không tải máy biến áp không tiêu thụ điện năng . b/Trường hợp có tải: Trên cả 2 cuộn đều có dòng điện *Trong điều kiện lý tưởng, cường độ hiệu dụng trên mỗi cuộn tỉ lệ nghịch với số vòng của nó (tức là tỉ lệ nghịch với điện áp) 2 1 2 1 2 1 U I N U I N = = Vật lý 12 - bài 16 8 *Chú ý: Các hệ thức của máy biến áp ở trên là gần đúng trong thực tế. III-ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP -Truyền tải điện năng: Máy phát điện =>máy tăng áp=> đường dây cao áp=> máy hạ áp=> nơi tiêu thụ -Nấu chảy kim loại, hàn điện: Máy hàn có N 2 << N 1 => I 2 >> I 1 => nhiệt độ ở mối hàn rất cao => nóng chảy kim loại. . = Vật lý 12 - bài 16 3 II-MÁY BIẾN ÁP *Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều). 1-Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp: -Lõi biến áp: là khung sắt non có pha. với điện áp) 2 1 2 1 2 1 U I N U I N = = Vật lý 12 - bài 16 8 *Chú ý: Các hệ thức của máy biến áp ở trên là gần đúng trong thực tế. III-ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP -Truyền tải điện năng: Máy phát. điện áp 2 cuộn ta có kết quả: +Đặc tính biến áp: N 1 N 2 U 1 U 2 N 2 /N 1 U 2 /U 1 600 600 120 120 1 1 600 600 80 80 1 1 600 200 120 40 1/3 1/3 600 120 0 80 160 2 2 200 600 60 180 3 3 Vật lý 12