Phương pháp giải bài tập về máy biến thế cực hay

Bài viết Phương pháp giải bài tập về máy biến thế với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Phương pháp giải bài tập về máy biến thế.

Phương pháp giải bài tập về máy biến thế cực hay

Phương pháp

Học sinh cần nhớ và nắm được các công thức tính hao phí khi truyền tải điện năng, hiệu suất truyền tải điện năng.

1. Máy biến thế

Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của một máy biến thế thì ở hai đầu của cuộn dây thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều.

Không thể dùng dòng điện một chiều không đổi (dòng điện một chiều) để chạy máy biến thế được.

Tỉ số hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây đó.

Hiệu suất của máy biến thế rất lớn, coi như 100%

2. Tác dụng của máy biến thế

Nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp (đầu vào) lớn hơn số vòng dây ở cuộn thứ cấp (đầu ra) máy gọi là máy hạ thế. Nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây ở cuộn thứ cấp thì gọi là máy tăng thế.

Ở 2 đầu đường dây tải điện về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế để giảm hao phí về nhiệt trên đường dây tải, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế xuống bằng HĐT định mức của các dụng cụ tiệu thụ điện

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : Khi nói về máy biến thế, phát biểu nào sau đây SAI.

A. Máy biến thế hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

B. Máy biến thế hoạt động với dòng điện xoay chiều

C. Máy biến thế có hiệu suất rất thấp

D. Máy biến thế hoạt động có thể tăng hoặc giảm điện thế của dòng điện

Lời giải:

Đáp án C

Máy biến thế có hiệu suất rất cao.

Ví dụ 2 : Khi truyền tải điện năng, để giảm hao phí truyền tải thì ở nơi truyền đi cần lắp

A. Biến thế tăng điện áp.

B. Biến thế giảm điện áp.

C. Biến thế ổn áp.

D. Cả ba đều đúng

Lời giải:

Đáp án A

Để giảm hao phí trong quá trình truyền tải điện năng thì người ta cần tăng điện áp ở nơi truyền, vì vậy ở đó cần lắp máy biến thế tăng điện áp

Ví dụ 3 : Một máy hạ thế được dùng để nạp ắc quy. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế lần lượt là 220V và 12V. Nếu số vòng dây cuộn sơ cấp là 440 vòng, thì số vòng dây cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Lời giải:

Áp dụng công thức

Số vòng dây cuộn thứ cấp là:

Đs 24 vòng

Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Với hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau ở máy biến thế thì

A. Cuộn dây ít vòng hơn là cuộn sơ cấp.

B. Cuộn dây ít vòng hơn là cuộn thứ cấp.

C. Cả hai cuộn đều là cuộn sơ cấp.

D. Cuộn dây nào cũng có thể là cuộn thứ cấp.

Lời giải:

Đáp án D

Cả hai cuộn đều có thể là cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp. Dòng điện được đưa vào cuộn nào thì cuộn đó là cuộn sơ cấp, cuộn còn lại là cuộn thứ cấp.

Câu 2: Một máy biến thế có số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp lần lượt là 1000 vòng và 2000 vòng. Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây sơ cấp là 220V. Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là:

A. 440V    B. 220V    C. 110V    D. 1220V

Lời giải:

Đáp án A

Áp dụng công thức

Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là:

Câu 3: Gọi n₁, n₂ lần lượt là số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp; U₁, U₂ là hiệu điện thế giữa hai đầu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế ta có biểu thức KHÔNG đúng là

Lời giải:

Đáp án B

Áp dụng công thức

Với n₁, n₂ là số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. U₁, U₂ là hiệu điện thế giữa hai đầu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế

Câu 4: Để giảm hao phí truyền tải điện năng, người ta lắp thêm một máy biến thế ở nơi phát. Để nâng hiệu điện thế từ U = 25kV lên đến hiệu điện thế U = 500kV, thì phải dùng máy biến thế có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là

A. 20    B. 200    C. 0,5    D. 0,05

Lời giải:

Đáp án D

Hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp và thứ nấp lần lượt là 25kV và 500kV.

Áp dụng công thức

Tỉ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là

Câu 5: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp cưa một máy biến áp lí tượng một điện áp xoay chiều có giá trị không đổi thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 100V. Ở cuộn sơ cấp, khi ta giảm bớt đo n vòng dây thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là U; nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 0,5U. Giá trị của U là:

A. 100V    B. 150V    C. 200V    D. 250V

Lời giải:

Đáp án B

Gọi hiệu điện thế đặt vào cuộn sơ cấp là U₁, số vòng dây cuộn sơ cấp ban đầu và thứ cấp là N₁ và N₂

Ta có:

Lấy (1) : (2) =>

Lấy (1) : (3) =>

Lấy (4) : (5) =>

N₁ = 3n

Thay vào (4) =>

Bài tập vận dụng

Câu 6 : Một máy biến thế gồm có 2 cuộn dây: cuộn thứ nhất có 5000 vòng, cuộn thứ hai 30000 vòng. Máy biến thế đựơc đặt và sử dụng tại nhà máy phát điện. Cuộn dây nào của máy biến thế là cuộn sơ cấp? vì sao?

Lời giải:

Cuộn thứ nhất của máy biến thế là cuộn sơ cấp

Vì tại nhà máy phát điện, máy biến thế sử dụng để tăng hiệu điện thế truyền tải trên đường dây làm giảm hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây. Do đó số vòng dây của cuộn sơ cấp phải nhỏ hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp.

Câu 7 : Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V. Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 500 vòng và 1500 vòng. Do cuộn sơ cấp có 20 vòng bị quấn ngược. Điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Lời giải:

Cuộn sơ cấp cuốn ngược 20 vòng thì cần 20 vòng triệt tiêu.

Vậy thì số vòng hoạt động đúng là: 500 – 20.2 = 460 (vòng)

Áp dụng công thức

Điện áp ở cuộn thứ cấp là:

Đs: 16,3V

Câu 8 : Người ta truyền tải điện năng từ A đến B, ở A dùng một máy tăng thế và ở B dùng hạ thế, dây dẫn từ A đến B có điện trở 40Ω. Cường độ dòng điện trên dây là 50A, công suất hao phí trên dây bằng 5% công suất tiêu thụ ở B và hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp của mấy hạ thế là 220V. Biết dòng điện và hiệu thế luôn cùng pha và bỏ qua hao phí trên máy biến thế, tỉ số biến đổi của máy hạ thế là:

Lời giải:

Gọi hiệu điện thế và cường độ dòng điện ở hai đầu cuộn sơ cấp của máy hạ thế là U₁ và I₁

Do cường độ dòng điện trên dây dẫn là 50A => I₁ = 50A

Công suất hao phí trên đường dây: P_hp = I₁²R = 2500.40 =100000 (W)

Theo bài ra ta có P_hp = 5%PB

Công suất tiêu thụ tại B là: P_B = P_hp : 0,05 = 2000000 (W)

Công suất tiêu thụ tại B chính bằng công suất của dòng điện tại cuộn thứ cấp và sơ cấp của máy hạ thế.

Áp dụng công thức P = U.I => U = P : I

Hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp máy hạ thế là: 2000000 : 50 =40000 (V)

Tỉ số biến đổi của máy hạ thế :

Đs: 182

Câu 9 : Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U₁ = 110V lên 220V, với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Do đó, khi hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 110V thì hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp đo được U₂ = 264V. Số vòng dây bị cuốn ngược là bao nhiêu?

Lời giải:

Theo dự định thì số vòng dây ở hai đầu cuộn sơ cấp là:

110.1,2 = 132 (vòng)

Theo dự định thì số vòng dây ở hai đầu cuộn sơ cấp là:

220.1,2 = 264 (vòng)

Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Ta thấy, cứ n vòng cuốn sai thì cần n vòng triệt tiêu. Vậy thì số vòng hoạt động đúng là N−2n.

=> Số vòng dây hoạt động ở cuộn sơ cấp là 132 -2.n

Khi đó ta có

Vậy có 11 vòng dây ở cuộn sơ cấp bị cuốn ngược chiều.

Câu 10 : 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 sơ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp 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 2. Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp của mỗi máy 100 vòng dây rồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ số điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau. Tính số vòng dây ở cuộn sơ cấp của hai máy biến thế.

Lời giải:

Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp là N, cuộn thứ cấp là N₁ và N₂

Theo bài ra ta có

=> N₁ = 1,5N

=> N₂ = 2N

Để hai tỉ số trên bằng nhau ta phải tăng N₁ và giảm N₂

Do đó

=> N₁ + 100 = N₂ - 100

1,5N + 100 = 2N - 100 => 0,5N = 200 => N = 400

số vòng dây ở cuộn sơ cấp của hai máy biến thế là 400 vòng

Bài tập tự luyện

Bài 1: Có thể sử dụng dòng điện một chiều để chạy máy biến thế không? Vì sao?

Vì sao hiệu điện thế xuất hiện tại hai đầu cuộn dây thứ cấp là hiệu điện thế xoay chiều?

Bài 2: Nếu đặt vào ở hai đầu của một cuộn dây (được gọi là cuộn sơ cấp) một hiệu điện thế xoay chiều vậy thì bóng đèn mắc tại hai đầu cuộn dây kia (được gọi là cuộn thứ cấp) có sáng lên hay không? Tại sao?

Bài 3: Cuộn sơ cấp trong một máy biến thế có N₁ là 5 000 vòng, cuộn thứ cấp có N₂ là 625 vòng. Nối hai đầu cuộn sơ cấp với mạng điện có hiệu điện thế U₁ bằng 220V. Hiệu điện thế ở giữa hai đầu cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Bài 4: Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp có 500 vòng, cuộn thứ cấp có 40 000 vòng.

a) Máy đó là máy tăng thế hay hạ thế?

b) Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế 400 V. Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.

c) Điện trở của đường dây truyền đi là 40 Ω, công suất truyền đi là 1 000 000 W. Tính công suất hao phí trên đường truyền do tỏa nhiệt trên đường dây.

d) Muốn công suất hao phí giảm đi một nửa thì phải tăng hiệu điện thế lên giá trị là bao nhiêu?

Bài 5: Một máy biến thế có hiệu điện thế cuộn sơ cấp là U = 220 V, số vòng của cuộn sơ cấp là 500 vòng, hiệu điện thế cuộn thứ cấp là U = 110 V. Hỏi số vòng của cuộn thứ cấp sẽ là bao nhiêu vòng?

Bài 6: Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 300 vòng. Muốn tăng hiệu điện thế lên 3 lần thì cuộn thứ cấp của máy biến thế phải quấn bao nhiêu vòng? Có thể dùng máy tăng thế đó làm máy hạ thế được không? Máy này hạ thế được bao nhiêu lần?

Bài 7: Cuộn sơ cấp trong một máy biến thế có N₁ là 5 000 vòng, cuộn thứ cấp có N₂ là 625 vòng. Nối hai đầu cuộn sơ cấp với mạng điện có hiệu điện thế U₁ bằng 220 V. Tính dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp nếu ta nối hai đầu cuộn thứ cấp cùng với điện trở 137,5 Ω. Xem điện năng không bị mất mát.

Bài 8: Người ta dùng một máy biến thế cuộn sơ cấp có 500 vòng, cuộn thứ cấp có 50 000 vòng để tải điện năng có công suất là 1 000 kW từ nhà máy đến nơi tiêu thụ. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp là 2 000 V và điện trở của đường dây tải điện là 100 Ω.

a) Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.

b) Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện.

Bài 9: Máy biến thế dùng để biến đổi hiệu điện thế xoay chiều 110 V lên 220 V. Biết cuộn thứ cấp có 10 000 vòng.

a) Tìm số vòng dây của cuộn sơ cấp.

b) Dùng máy biến thế trên biến đổi hiệu điện thế của acquy 12 V lên 60 V được không? Tại sao?

Bài 10: Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 8 000 vòng, cuộn thứ cấp có 400 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 180 V thì ở hai đầu cuộn dây thứ cấp có hiệu điện thế là bao nhiêu? Máy biến thế này là máy tăng thế hay máy hạ thế?

Bài tập bổ sung về máy biến áp

Câu 1: Mắc vôn kế vào hai đầu cuộn thứ cấp của một máy biến thế thì thấy vôn kế chỉ 9V. Biết hiệu điện thế của hai đầu cuộn sơ cấp là 360V. Hỏi:

a) Biến thế nói trên là biến thế tăng hay giảm thế?

b) Biết cuộn thứ cấp có 42 vòng. Tính số vòng dây ở cuộn sơ cấp.

Câu 2: Giữ nguyên điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi ở hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng. Ban đầu điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100 V. Bây giờ, nếu số vòng cuộn sơ cấp được giữ nguyên, số vòng cuộn thứ cấp giảm đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 90 V; còn nếu số vòng cuộn sơ cấp giảm đi 100 vòng so với lúc đầu và số vòng cuộn thứ cấp được giữ nguyên như ban đầu thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 112,5 V. Giá trị của U bằng bao nhiêu?

Câu 3: Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 500 vòng dây, muốn tăng hiệu điện thế lên bốn lần thì cuộn thứ cấp phải quấn thêm bao nhiêu vòng?

Câu 4: Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp có 1000 vòng, cuộn thứ cấp có 10000 vòng đặt ở đầu một đường dây tải điện để truyền đi một công suất điện là 11000 kW. Biết hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp là 110 kV.

a) Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp.

b) Cho điện trở của toàn bộ đường dây là 50Ω. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây.

Câu 5: Một máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế ở hai cực của máy là 2 000V. Muốn tải điện năng đi xa, người ta phải tăng hiệu điện thế lên 20 000V. Hỏi phải dùng loại máy biến thế với các cuộn dây có số vòng dây theo tỉ lệ nào? Cuộn dây nào mắc vào hai cực của máy phát điện?

Câu 6: Cuộn sơ cấp của một máy biến thế được mắc nguồn U₁ = 240V. Cuộn thứ cấp nối với 20 bóng đèn giống nhau loại 1,5A – 18W mắc song song. Biết các bóng đèn sáng bình thường và máy biến thế xem như lý tưởng.

a. Xác định hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp

b. Xác định cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp. Biết $\frac{U_1}{U_2}=\frac{I_1}{I_2}$ với U₁ và I₁ là hiệu điện thế và cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp; U₂ và I₂ là hiệu điện thế và cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp.

Câu 7: Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện được truyền đến nơi tiêu thụ là một khu chung cư. Người ta thấy nếu tăng hiệu điện thế nơi phát từ U lên 2U thì số hộ dân có đủ điện để tiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ. Biết chỉ có hao phí trên đường dây truyền tải điện là đáng kể và các hộ tiêu thụ điện năng như nhau. Nếu thay thế sợi dây trên bằng sợi dây siêu dẫn để tải điện thì số hộ dân có đủ điều kiện tiêu thu là bao nhiêu? Xem dây siêu dẫn là loại dây có R = 0 và công suất nơi phát là không đổi.

Câu 8: Một máy biến áp, cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp là 100V. Hiệu suất của máy biến áp là 100%. Mạch thứ cấp là một bóng đèn dây tóc tiêu thụ công suất 25W. Cường độ dòng điện qua đèn có giá trị bằng bao nhiêu?

Câu 9: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100V. Ở cuộn thứ cấp, nếu giảm bớt n vòng dây thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của nó là U, nếu tăng thêm n vòng dây thì điện áp đó là 2U. Nếu tăng thêm 3n vòng dây ở cuộn thứ cấp thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của cuộn này bằng bao nhiêu?

Câu 10: Một máy biến áp có tỷ số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là 10, hiệu suất là 100% nhận công suất 15 kW, hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp là 2 kV, hệ số công suất của cuộn thứ cấp là 0,75. Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

• Dạng 1: Dạng bài tập Ứng dụng của nam châm cực hay
• Dạng 2: Cách giải bài tập Động cơ điện, máy phát điện cực hay
• Dạng 3: Cách xác định chiều của đường sức từ cực hay
• Dạng 4: Cách xác định chiều của lực điện từ cực hay
• Dạng 5: Bài tập về hiện tượng cảm ứng điện từ cực hay
• Dạng 6: Bài tập tác dụng từ của dòng điện xoay chiều cực hay
• Dạng 7: Cách giải bài tập truyền tải điện năng cực hay
• Dạng 8: Phương pháp tính độ giảm điện thế cực hay
• Dạng 9: Phương pháp giải bài tập điện thế truyền tải thay đổi cực hay
• Dạng 10: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay
• Dạng 11: Cách tính hiệu suất truyền tải điện năng cực hay

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 9
• Giải sách bài tập Vật Lí 9
• Giải VBT Vật Lí 9
• Đề thi Vật Lí 9

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---