Để giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện xoay chiều, người ta dùng máy tăng thế để tăng hiệu điện thế ở đầu đường dây dẫn (có thể lên hàng trăm ngàn vôn). Tuy nhiên hiệu điện th[r]
Trang 1Bộ môn Vật lý 9 Tuần 23 Bài 23: BÀI TẬP TỔNG HỢP PHẦN ĐIỆN TỪ HỌC Mục tiêu:
Học sinh nắm được nội dung kiến thức bài máy biến thế, truyền tải điện năng đi xa Vận dụng được công thức của bài để giải các bài tập từ đơn giản đến nâng cao.
Nắm được lý thuyết để chuẩn bị ôn tập kiểm tra giữa kì vào tuần 25.
I Nhắc lại kiến thức Bài 22 Máy biến thế - Truyền tải điện năng đi xa:
I Máy biến thế:
1 Cấu tạo và hoạt động:
Máy biến thế (máy biến áp) gồm:
- Hai cuộn dây với số vòng khác nhau, đặt cách điện với nhau
- Một lõi bằng sắt có pha silic dùng cho 2 cuộn dây, lõi sắt làm bằng các lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau
Kết luận: Khi đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì
do hiện tượng cảm ứng điện từ, ở 2 đầu cuộn thứ cấp cũng xuất hiện 1 hiệu điện thế xoay chiều
2 Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế:
- Hiệu điện thế ở 2 đầu mỗi cuộn dây máy biến thế tỉ lệ với số vòng của mỗi cuộn dây
Tỉ lệ giữa hiệu điện thế ở 2 đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây tương ứng:
U1
U2 = n1
n2
Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U1 > U2), máy biến thế được gọi là máy hạ thế
Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U1 < U2), máy biến thế được gọi là máy tăng thế
II Truyền tải điện năng đi xa:
1 Điện năng hao phí trên đường dây truyền tải điện và cách làm giảm hao phí điện năng: Khi truyền tải điện đi xa bằng dây dẫn, một phần điện năng bị hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây
Trang 2Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế ở đầu đường dây
Để giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện xoay chiều, biện pháp chủ yếu được sử dụng là dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế đặt vào 2 đầu đường dây tải điện
2 Nguyên tắc dùng máy biến thế để truyền tải điện năng của dòng điện xoay chiều:
Để giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện xoay chiều, người ta dùng máy tăng thế để tăng hiệu điện thế ở đầu đường dây dẫn (có thể lên hàng trăm ngàn vôn) Tuy nhiên hiệu điện thế tại nơi sử dụng chỉ khoảng vài trăm vôn Do đó cuối đường dây tải điện, người ta dùng máy hạ thế để giảm dần hiệu điện thế đến giá trị phù hợp
Dạng 1: Liên hệ giữa hiệu điện thế và số vòng dây của máy biến thế:
- Cuộn dây của máy biến thế (MBT) nối với nguồn hiệu điện thế (HĐT) xoay chiều => gọi là cuộn sơ cấp có U 1 , n 1.
- Cuộn dây của máy biến thế (MBT) nối với thiết bị tiêu thụ điện => gọi là cuộn thứ cấp
có U 2 , n 2.
* Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U 1 > U 2 ), máy biến thế được gọi là máy hạ thế.
Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U 1 < U 2 ), máy biến thế được gọi là máy tăng thế.
Tỉ lệ giữa hiệu điện thế ở 2 đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây tương ứng:
U1
U2 = n1
n2
Trong đó:
U 1 : HĐT giữa 2 đầu cuộn sơ cấp (V)
U 2 : HĐT giữa 2 đầu cuộn thứ cấp (V)
n 1 : số vòng dây giữa 2 đầu cuộn sơ cấp (vòng)
n 2 : số vòng dây giữa 2 đầu cuộn thứ cấp (vòng)
Dạng 2: Những công thức liên quan đến tính công suất hao phí trên đường dây tải điện:
Công thức tính công suất hao phí:
P hp = R.I 2
Trang 3P hp = R P
2
U2
Trong đó:
P hp : công suất hao phí trên đường dây tải điện đi xa (W)
P : công suất tại nguồn (W)
R : điện trở của dây tải điện (Ω)
U: HĐT giữa 2 đầu đường dây tải (V), khi có MBT thì U = U 2
II Bài tập cơ bản:
Ví dụ bài 4/155 (sách Tài liệu dạy – học VL9)
Một MBT có số vòng dây của cuộn sơ cấp là 1200 vòng Cho biết khi HĐT ở cuộn sơ cấp là 240V thì HĐT ở cuộn thứ cấp là 12V Số vòng dây của cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
Tóm tắt:
n1 = 1200 vòng
U1 = 240 V
U2 = 12 V
n2 = ? vòng
Bài giải
Vì đây là máy biến thế nên ta áp dụng công thức: U U1
2 = n n1
2
Số vòng dây của cuộn thứ cấp là:
n2 = U 2.n1
Các em thực hiện 2 bài tập tương tự sau để lấy điểm kiểm tra hệ số 1:
Bài 1: Một máy biến thế có cuộn sơ cấp gồm 500 vòng đặt dưới hiệu điện thế 50V Hai đầu cuộn thứ cấp có hiệu điện thế 1200V Hỏi: máy biến thế loại gì và cuộn thứ cấp có bao nhiêu vòng?
Trang 4Bài 2: Một máy biến thế có cuộn sơ cấp gồm 100 vòng đặt dưới hiệu điện thế 50V Hai đầu cuộn thứ cấp có hiệu điện thế 220V Hỏi: máy biến thế loại gì và cuộn thứ cấp có bao nhiêu vòng?
III Bài tập nâng cao:
Các em hãy vận dụng công thức đã học để giải các bài tập sau:
Bài 1: Người ta muốn tải một công suất điện 108W từ nhà máy đến nơi tiêu thụ bằng đường dây
có tổng điện trở là 20 Hiệu điện thế ở 2 đầu dây dẫn là 105V
a) Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện do tỏa nhiệt
b) Người ta dùng máy biến thế để thay đổi hiệu điện thế thì công suất hao phí lúc này thay đổi như thế nào và có giá trị là bao nhiêu? Biết máy biến thế có tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là n2 = 10.n1
Bài 2: Người ta muốn tải một công suất điện 105W từ nhà máy đến nơi tiêu thụ bằng đường dây
có tổng điện trở là 20 Hiệu điện thế ở 2 đầu dây dẫn là 103V
a) Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện do tỏa nhiệt
b) Người ta dùng máy biến thế để thay đổi hiệu điện thế thì công suất hao phí lúc này thay đổi như thế nào và có giá trị là bao nhiêu? Biết máy biến thế có tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là n2 = 2.n1