BÀI 37. MÁY BIẾN THẾ
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Cấu tạo của máy biến thế
Bộ phận chính của máy biến thế gồm:
- Hai cuộn dây dẫn có số vòng khác nhau, đặt cách điện với nhau.
- Một lõi sắt (hay thép) có pha silic gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện với nhau
2. Nguyên tắc hoạt động
- Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu một cuộn cây (gọi là cuộn sơ cấp) của một máy biến thế thì ở hai đầu của cuộn dây còn lại (gọi là cuộn thứ cấp) xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều.
- Không thể dùng dòng điện không đổi (dòng điện một chiều) để chạy máy biến thế được.
3. Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế
+ Máy biến thế có tác dụng làm thay đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều.
+ Gọi n1, U1 và n2, U2 lần lượt là số vòng dây và hiệu điện thế của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn theo công thức:
\(\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}\)
+ Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U1 > U2) ta có máy hạ thế
+ Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U1 < U2) ta có máy tăng thế.
4. Vai trò của máy biến thế trong truyền tải điện năng đi xa
Để giảm hao phí trên đường dây tải điện cần có hiệu điện thế rất lớn (hàng trăm nghìn vôn) nhưng đến nơi sử dụng điện lại chỉ cần hiệu điện thế thích hợp (220V). Chính vì vậy máy biến thế có vai trò to lớn trong việc truyền tải điện năng đi xa. Ở hai đầu đường dây tải điện, người ta đặt hai loại máy biến thế có nhiệm vụ khác nhau: Đầu đường dây tải điện, đặt máy biến thế có nhiệm vụ tăng hiệu điện thế, đến nơi sử dụng điện đặt máy biến thế có nhiệm vụ giảm hiệu điện thế đến mức phù hợp.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1. Tính các đại lượng trong công thức máy biến thế
Bước 1: Xác định các đại lượng đề bài đã cho và các kí hiệu tương đương (n1, n2, U1, U2)
Bước 2: Sử dụng công thức máy biến thế \(\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}},\) rút ra đại lượng cần tìm.
Dạng 2. Thay đổi số vòng dây trong máy biến áp
Khi thay đổi số vòng dây của máy biến áp thì hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp cũng thay đổi. Với bài toán này, chúng ta làm theo các bước như sau:
Bước 1: Xác định đại lượng đề bài cho biết và biểu thức máy biến áp trước khi có sự thay đổi.
Bước 2: Xác định đại lượng đề bài cho biết và biểu thức máy biến áp sau khi có sự thay đổi.
Bước 3: Sử dụng các biến đổi toán học như thế, chia vế với vế … để rút ra đại lượng đề bài yêu cầu.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 100 SGK Vật Lí 9):
Nếu đặt vào hai đầu của một cuộn dây (gọi là cuộn sơ cấp) một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu cuộn dây kia (gọi là cuộn thứ cấp) có sáng lên không? Tại sao?
Trả lời:
Có. Dòng điện xoay chiều sẽ xuất hiện khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều. Lõi sắt bị nhiễm từ trở thành một nam châm có từ trường biến thiên; số đường sức từ của từ trường xuyên qua tiết diện S của cuộn thứ câp biến thiên, do đó trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện cảm ứng làm cho đèn sáng.
Câu C2 (trang 100 SGK Vật Lí 9):
Hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn dây thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều. Tại sao?
Trả lời:
Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì trong cuộn dây đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trường trong lõi sắt 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 hiệu điện thế xoay chiều gây ra.
Câu C3 (trang 101 SGK Vật Lí 9):
Căn cứ vào số liệu trong bảng 1 SGK, hãy rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U đặt vào hai đầu của các cuộn dây của máy biến thế và số vòng dây của các cuộn tương ứng.
Trả lời:
Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của các cuộn dây tương ứng.
Câu C4 (trang 102 SGK Vật Lí 9):
Một máy biến thế dùng trong nhà cần phải hạ hiệu điện thế từ 220 V xuống còn 6 V và 3 V. Cuộn sơ cấp có 4000 vòng. Tính số vòng của các cuộn thứ cấp tương ứng.
Trả lời:
Ta có: U1 = 220V; n1 = 4000 vòng; U2 = 6 V; U2’ = 3 V.
Tính n2 = ?; n2’ = ?
+ Với U2 = 6 V ta có công thức máy biến áp:
\(\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}\Rightarrow {{n}_{2}}=\frac{{{U}_{2}}}{{{U}_{1}}}.{{n}_{1}}=\frac{6}{220}.4000=109\) vòng.
+ Với U2’ = 3 V ta có công thức máy biến áp:
\(\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}^{\prime }}=\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}^{\prime }}\Rightarrow {{n}_{2}}^{\prime }=\frac{{{U}_{2}}^{\prime }}{{{U}_{1}}}.{{n}_{1}}=\frac{3}{220}.4000=54\) vòng.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài máy biến thế do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ