Bài 16. Truyền tải điện năng. Máy biến áp

Vật lý 12 - bài 16
1
Bài 16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG- MÁY BIẾN ÁP

I-BÀI TOÁN VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG




-Gọi P là công suất máy phát điện, U là điện áp giữa 2 cực của máy, I là cường độ dòng điện trong dây dẫn.
-Ta có:

-Gọi Php là công suất hao phí trên đường dây do sự toả nhiệt, r là điện trở của dây
Vật lý 12 - bài 16
2
-Ta có:

-Để giảm sự hao phí, ta có 2 cách:
+Giảm điện trở r của dây dẫn (rất tốn kém).
*Hỏi: Giảm r bằng cách nào? Tại sao lại tốn kém?
+Tăng điện áp U khi truyền tải điện đi xa (nghĩa là dùng đường dây cao áp), đến nơi tiêu thụ lại hạ điện áp xuống.
*Hỏi: Khi tăng điện áp U ở máy phát lên 100 lần thì hao phí trên đường dây giảm được bao nhiêu lần?
Vật lý 12 - bài 16
3
II-MÁY BIẾN ÁP
*Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều).



1-Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp:
-Lõi biến áp: là khung sắt non có pha silic, gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện.
-Hai cuộn dây cảm ứng: có điện trở nhỏ, độ tự cảm lớn, quấn trên 2 cạnh đối diện của khung, cuộn sơ cấp D1 có N1 vòng, cuộn thứ cấp D2 có N2 vòng.
Vật lý 12 - bài 16
4
-Cho dòng xoay chiều qua cuộn sơ cấp, từ thông qua 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp biến thiên:



-Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều

*Hỏi: Tại sao các điện áp ở 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số?
Vật lý 12 - bài 16
5
2-Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
a-Trường hợp mạch thứ cấp hở (không tải):
Lần lượt thay đổi số vòng và đo điện áp 2 cuộn ta có kết quả: +Đặc tính biến áp:
Vật lý 12 - bài 16
6

*Tỉ số điện áp hiệu dụng ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp luôn bằng tỉ số các vòng dây của 2 cuộn đó.


-Nếu là máy tăng áp

-Nếu là máy hạ áp
Vật lý 12 - bài 16
7
+Khảo sát công suất:
Mạch thứ cấp hở: I2 = 0 thì I1 rất nhỏ (coi =0)
*Vậy ở chế độ không tải máy biến áp không tiêu thụ điện năng .
b/Trường hợp có tải:
Trên cả 2 cuộn đều có dòng điện
*Trong điều kiện lý tưởng, cường độ hiệu dụng trên mỗi cuộn tỉ lệ nghịch với số vòng của nó (tức là tỉ lệ nghịch với điện áp)


Vật lý 12 - bài 16
8
*Chú ý: Các hệ thức của máy biến áp ở trên là gần đúng trong thực tế.
III-ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
-Truyền tải điện năng:
Máy phát điện =>máy tăng áp=> đường dây cao áp=> máy hạ áp=> nơi tiêu thụ
-Nấu chảy kim loại, hàn điện:
Máy hàn có N2 << N1 => I2 >> I1 => nhiệt độ ở mối hàn rất cao => nóng chảy kim loại.