Chương 5: Dòng điện xoay chiều

Giải Bài Tập Vật Lí 12 – Bài 32: Máy biến áp. Truyền tải điện năng (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

Bài C1 (trang 170 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Hiệu suất của máy biến áp trong thực tế có thể đạt tới 98−99%. Hãy viết biểu thức tính hiệu suất của máy biến áp và giải thích vì sao nó có thể đạt tới giá trị lớn.

Lời giải:

Hiệu suất của máy biến áp là tỉ số (tính ra %) giữa công suất lấy ra ở mạch thứ cấp P2 và công suất đưa vào ở mạch sơ cấp P1.

Giải bài tập Vật lý lớp 12 nâng cao Bai C1 Trang 170 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao

Hao phí điện năng trong máy biến áp chủ yếu ở dạng toả nhiệt Jun – Lenxơ trong các cuộn dây và do dòng Phucô trong lõi thép gây ra. Ta hạn chế bằng cách dùng dây dẫn bằng đồng tốt và lõi thép làm bằng các lá thép mỏng pha silic ghép cách điện với nhau.

Vì vậy hiệu suất của máy biến áp rất cao, trong thực tế có thể đạt tới 98% hay 99%.

Bài C2 (trang 170 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Đối với máy tăng áp, nên dùng dây của cuộn thứ cấp là loại có đường kính to hơn hay nhỏ hơn của cuộn sơ cấp? Vì sao?

Lời giải:

Với máy biến áp lý tưởng ta có: Giải bài tập Vật lý lớp 12 nâng cao Bai C2 Trang 170 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 1

Ta nhận thấy cường độ dòng điện trong mỗi cuộn dây tỉ lệ nghịch với điện áp ở hai đầu cuộn dây.

Vì vậy nếu là máy tăng áp thì điện áp ở cuộn thứ cấp cao hơn cuộn sơ cấp nên dòng điện qua cuộn thứ cấp nhỏ hơn, ta có thể dùng dây đồng loại có đường kính nhỏ hơn dây của cuộn sơ cấp để cho tiết kiệm dây dẫn, đảm bảo máy gọn nhẹ (tính kinh tế cao), đường kính dây nhỏ nhưng điện trở của dây lại tăng, tuy nhiên cường độ qua dây thứ cấp nhỏ nên hao phí nhiệt do điện trở của dây quấn gây ra không đáng kể.

Lời giải:

    Điện áp tỉ lệ thuận với các vòng dây:

Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Cau 1 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao

    Nếu N2 > N1 thì U2 > U1, ta gọi máy biến áp là máy tăng áp. Nếu N2 < N1 thì U2 < U1 ta gọi máy biến áp là máy hạ áp.

    Cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện áp:

Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Cau 1 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 1

    Do đó, máy biến áp làm tăng điện áp lên bao nhiêu thì giảm cường độ dòng điện bấy nhiêu lần.

    a) Trong máy biến áp.

    b) Trong truyền tải điện đi xa.

Lời giải:

    a) Trong máy biến áp. Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên một lõi sắt kín. Lõi thường làm bằng các lá sắt hoặc thép pha silic, ghép cách điện với nhau để giảm hao phí điện năng do dòng Phu-cô. Các cuộn dây thường làm bằng đồng, đặt cách điện với nhau và được cách điện với lõi, dây đồng có điện trở nhỏ để hao phí do tỏa nhiệt trên dây bé.

    b) Trong truyền tải điện đi xa.

    + Tăng điện áp truyền tải và giảm điện trở dây dẫn.

    A. Cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp giảm hai lần, trong cuộn sơ cấp không đổi.

    B. Điện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp đều tăng hai lần.

    C. Suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp tăng hai lần, trong cuộn sơ cấp không đổi.

    D. Công suất tiêu thụ điện ở mạch sơ cấp và thứ cấp đều giảm hai lần.

Lời giải:

Chọn D

Vì cuộn thứ cấp mắc với một điện trở thuần nên công suất tiêu thụ ở mạch thứ cấp là: Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Bai 1 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 1

Vì U2 không đổi nên nếu tăng điện trở lên hai lần thì công suất tiêu thụ ở mạch thứ cấp giảm hai lần.

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho máy biến áp lý tưởng ta được: P1 = P2 nên P1 cũng giảm hai lần.

Trong quá trình tải điện năng đi xa, công suất hao phí.

    A. Tỉ lệ với thời gian truyền điện.

    B. Tỉ lệ với chiều dài đường dây tải điện.

    C. Tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp giữa hai đầu dây ở trạm phát điện.

    D. Tỉ lệ với bình phương công suất truyền đi.

Lời giải:

    Chọn A. khi ổn định công suất hao phí không phụ thuộc vào thời gian t, chỉ có năng lượng hao phí mới tỷ lệ với t.

Lời giải:

Theo giả thiết: U1 = 380V; I2 = 1,5A; U2 = 12V; N2 = 30

Áp dung công thức: Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Bai 3 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 2

Ta có:

Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Bai 3 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 3

    a) Tính công suất điện hao phí trên đường dây tải điện.

    b) Cần tăng điện áp ở trạm phát đến giá trị nào để điện năng hao phí trên đường dây chỉ bằng 2,5% điện năng truyền đi? Coi công suất truyền đi ở trạm phát điện không đổi.

Lời giải:

a) Theo giả thiết W = 480 kWh, t = 24h nên công suất điện hao phí trên đường dây tải điện là:

Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Bai 4 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 1

b) Gọi R là điện trở của đường dây truyền tải.

Công suất hao phí trên đường dây là: Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Bai 4 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 2

Tăng điện áp ở trạm phát đến giá trị U’ thì điện năng hao phí trên đường dây chỉ bằng 2,5% điện năng truyền đi → ∆P’ = 0,025P = 0,025.200 = 5kW

Để học tốt Vật Lí 12 nâng cao | Giải bài tập Vật Lí 12 nâng cao Bai 4 Trang 172 Sgk Vat Ly 12 Nang Cao 3

 

Print Friendly, PDF & Email

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Bấm vào một ngôi sao để đánh giá!

Đánh giá trung bình / 5. Số lượt đánh giá:

Bình luận