Một máy biến áp có số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp. Máy biến áp này có tác dụng?

Câu hỏi: Một máy biến áp có số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp. Máy biến áp này có tác dụng?

A. Tăng điện áp và tăng tần số của dòng điện xoay chiều

B. Tăng điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều.

C. Giảm điện áp và giảm tần số của dòng điện xoay chiều

D. Giảm điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều

Đáp án đúng: D. Giảm điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều

Máy biến áp có số vòng dây sơ cấp lớn hơn số vòng dây thứ cấp có tác dụng giảm điện áp của dòng điện mà không làm thay đổi tần số của dòng điện.

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về truyền tải điện năng, máy biến áp nhé!

I. Công suất hao phí khi truyền tải điện năng.

Điện năng được truyền từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ nhờ đường dây có điện trở r.

Giả sử công suất phát điện tại nhà máy là P_phát = U_phátIcos⁡φ_phát

Khi đó công suất hao phí trên đường dây là P_hp = I²r

Nhận xét: Muốn giảm công suất hao phí trên đường dây ta có thể

         + Giảm  thay đồng bằng vật liệu dẫn điện tốt hơn như bạc, vật liệu siêu dẫn,... → tốn kém. Tăng diện tích dây → khối lượng đồng tăng lên, lượng cột điện tăng lên → tốn kém.

         + Tăng hiệu điện thế nơi phát: khi U_phát tăng 10 lần thì P_hp giảm 100 lần → hiểu quả, không tốn kém→ cần một thiết bị biến đổi điện áp.

Hiệu suất truyền tải điện năng:

Khi làm việc trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp.

II. Máy biến áp

1. Khái niệm

- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó.

2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

* Cấu tạo

- Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N₁ vòng và cuộn thứ cấp có N₂ vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch.

- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà U₂

- Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện.

* Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là Φ₁=N₁Φ0cos(ωt) và Φ₂=N₂Φ0cos(ωt)

 - Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e₂ có biểu thức e₂=−dΦdt=N₂ωΦ0sinωt

3. Khảo sát máy biến áp

Gọi N₁, N₂ là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Gọi U₁, U₂ là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Gọi I₁, I₂ là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Suy ra, tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng e₂e₁=N₂N₁

Tỉ số e₂/e₁ không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được E₂E₁=N₂N₁(1)

Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên U₁ = E₁, khi mạch thứ cấp hở nên U₂ = E₂, (2)

Từ (1) và (2) ta được N₂N₁=U₂U₁, (*)

* Nếu N₂ > N_1, U₂ > U₁ : gọi là máy tăng áp.

* Nếu N₂ < N_1, U₂ < U₁ : gọi là máy hạ áp.

Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau.

→P₁=P₂↔U₁I₁=U₂I₂ (**)