Các dạng bài Máy phát điện - Máy biến áp - Truyền tải điện năng có đáp án chi tiết



Các dạng bài Máy phát điện - Máy biến áp - Truyền tải điện năng có đáp án chi tiết

Phần Máy phát điện - Máy biến áp - Truyền tải điện năng Vật Lí lớp 12 với các dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Máy phát điện - Máy biến áp - Truyền tải điện năng hay nhất tương ứng.

Cách giải bài tập về Máy phát điện xoay chiều

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Công thức cần nhớ:

- Khi máy phát điện có p cặp cực, roto quay với tốc độ n vòng/giây, tần số dòng điện do máy phát ra sẽ là f = p.n.

- Khi máy phát điện có p cặp cực, roto quay với tốc độ n vòng/phút, tần số dòng điện do máy phát ra sẽ là: f = p.n / 60

- Một cuộn dây ứng một cặp cực

- Công suất tiêu thụ trên động cơ điện: Php + Pch = Ptt → I2r + P = UIcosφ

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là roto gồm 4 cặp cực (4 cực nam và 4 cực bắc). Để suất điện động do máy này sinh ra có tần số 50Hz thì roto phải quay với tốc độ:

A. 750 vòng/phút          B. 75 vòng/phút

C. 25 vòng/phút          D. 480 vòng/phút

Hướng dẫn:

Để ý thấy trong các đáp án, đơn vị của tốc độ quay của roto là vòng/phút.

Do đó ta có công thức: f = p.n / 60 ⇒ n = 60f / p

Ở đây, f = 50 Hz, p = 4, do đó: n = 60f / p = 60.50 / 4 = 750 (vòng/phút)

Đáp án A

Ví dụ 2: Một động cơ điện xoay chiều khi hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220V thì sinh ra công suất cơ học 170W. Biết động cơ có hệ số công suất là 0,85 và công suất tỏa nhiệt trên dây quấn động cơ là 17W. Bỏ qua các hao phí khác, cường độ dòng điện cực đại qua động cơ là:

A. 2A.          B. √3 A.          C. 1A.          D. √2 A

Hướng dẫn:

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Do đó Io = I√2 = √2

Đáp án D.

Ví dụ 3: Một động cơ điện xoay chiều có điện trở dây cuốn là 32Ω , khi mắc vào mạch điện áp hiệu dụng 220V thì sản ra công suất 43W. Biết hệ số công suất là 0,9. Tính cường độ dòng điện chạy qua động cơ.

A. 0,5A          B. 0,25A          C. 1A          D. 2A

Hướng dẫn:

Ta có biểu thức công suất tiêu thụ của động cơ:

I2r + Pch = UIcosφ

Trong đó, r = 32Ω, U = 200V , Pd = 43W, cosφ = 0,9 . Khi đó phương trình trên trở thành: 32I2 - 180I + 43 = 0

⇒ I1 = 43/8 (A) hoặc I2 = 0,25A (loại I1 vì quá lớn, không phù hợp với thực tế).

Đáp án B

Cách giải bài tập về Máy biến áp

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

- Suất điện động trong cuộn dây sơ cấp:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

- Suất điện động trong cuộn dây thứ cấp:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Trong đó e1 được coi như nguồn thu: e1 = u1 - i1r1

e2 được coi như nguồn phát:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Nếu k > 1 thì U1> U2, khi đó máy là máy hạ áp

Nếu k < 1 thì U1< U2, khi đó máy là máy tăng áp

- Công suất của máy biến thế:

• Cuộn sơ cấp: P1 = U1I1cosφ1

• Cuộn thứ cấp: P2 = U2I2cosφ2

- Hiệu suất của máy biến thế:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

- Nếu bỏ qua hao phí tiêu thụ điện năng tức: cosφ1 = cosφ2 và H = 1 thì ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 1000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 50 vòng. Ðiện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 220 V. Bỏ qua hao phí. Ðiện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là:

A. 440 V.          B. 44 V.          C. 110 V.          D. 11 V

Hướng dẫn:

Áp dụng mối liên hệ giữa điện áp hiệu dụng và số vòng dây ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án D.

Ví dụ 2: Một máy biến áp có số vòng dây trên cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là 2000 vòng và 500 vòng. Ðiện áp hiệu dụng và cường độ hiện dụng ở mạch thứ cấp là 50 V và 6 A. Xác định điện áp hiệu dụng và cường dộ hiệu dụng ở mạch sơ cấp

A. 200V; 1,5A          B. 100V; 3A

C. 200V; 3A          D. 100V; 1,5A

Hướng dẫn:

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án A.

Ví dụ 3: Một học sinh quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp gấp hai 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 dầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế xác định tỉ số điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp. Lúc dầu tỉ số điện áp bằng 0,43. Sau khi quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 0,45. Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp. Ðể 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. 84 vòng dây.         C. 100 vòng dây.         D. 60 vòng dây.

Hướng dẫn:

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Khi đó: N1 = N2 / 0,43 = 1200

Để mắc biến áp đúng như dự định, học sinh cần phải quấn thêm n vòng dây:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án D.

Cách giải bài tập về Truyền tải điện năng

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

- Giả sử điện áp và cường độ dòng điện luôn cùng pha. Tức là: cosφ = 1

- Công suất hao phí trên đường dây là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Trong đó: (R, r là điện trở của dây dẫn)

P là công suất nhà máy phát điện (P = PA) ; U là hiệu suất 2 đầu dây (U = U'A)

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

- Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: ΔU = U'A - UB = U - UB = I. R

- Biện pháp giảm hao phí trên đường dây tải: Giảm R, tăng U.

- Công thức điện trở đường dây:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Từ một máy phát điện người ta muốn truyền tới nơi tiêu thụ, bằng đường dây tải điện có điện trở 4 Ω và hệ số công suất bằng 1. Biết hiệu suất truyền tải là 98% và nơi tiêu thụ nhận được công suất 196kW. Điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây là

A. 10 kV.

B. 200 kV.

C. 40 kV.

D. 30 kV.

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án B

Ví dụ 2: Người ta cần tải đi một công suất 1 MW từ nhà máy điện về nơi tiêu thụ. Dùng hai công tơ điện đặt ở biến thế và ở nơi tiêu thụ thì thấy số chỉ của chúng chênh lệch nhau mỗi ngày đêm là 216 kW. Tỉ lệ hao phí do truyền tải điện năng đi là

A. 0,80%.

B. 0,85%.

C. 0,9%.

D. 0,95%.

Hướng dẫn:

Công suất hao phí trên đường dây tải điện:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Tỉ lệ hao phí do truyền tải điện năng đi là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án C

Ví dụ 3: Ðiện năng từ một trạm phát diện được đưa đến một khu tái định cư bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên 2U thì số hộ dân duợc trạm cung cấp đủ diện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng chi tính đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát huy này cung cấp đủ điện năng cho:

A. 168 hộ dân.          B. 150 hộ dân.          C. 504 hộ dân.         D. 192 hộ dân.

Hướng dẫn:

U tăng n lần thì công suất hao phí giảm n2 lần.

Gọi Po là công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân.

Lúc đầu P1 = P - ΔP = 120Po

Khi điện áp tăng lên 2 lần thì Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

Giải hệ phương trình ta suy ra: Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

Khi điện áp tăng lên 4 lần:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án B

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

CHỈ CÒN 250K 1 KHÓA HỌC BẤT KÌ, VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com

Tổng đài hỗ trợ đăng ký khóa học: 084 283 45 85




Các loạt bài lớp 12 khác