Công thức máy biến thế (hay, chi tiết)

Công thức máy biến thế Vật Lí lớp 9 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, biết Cách làm bài tập máy biến thế từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi Vật Lí 9.

Bài viết Công thức máy biến thế gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và 3 Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức máy biến thế Vật Lí 9.

1. Cấu tạo, hoạt động và công thức của máy biến thế

- Máy biến thế (hay biến áp) có cấu tạo gồm 2 cuộn dây dẫn có số vòng khác nhau đặt cách điện với nhau và một lõi bằng sắt (hoặc thép) pha silic gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện với nhau.

- Hoạt động: Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều. Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn:

Trong đó:

U₁, N₁ lần lượt là hiệu điện thế và số vòng dây ở cuộn sơ cấp

U₂, N₂ lần lượt là hiệu điện thế và số vòng dây ở cuộn thứ cấp

Gọi  là hệ số máy biến thế. Nếu k > 1 thì máy biến thế gọi là máy tăng thế (hay tăng áp), còn k < 1 thì máy biến thế gọi là máy hạ thế (hay hạ áp).

Khi đó:

- Máy biến thế gọi là máy tăng thế (hay tăng áp) khi U₂ > U₁ .

- Máy biến thế gọi là máy hạ thế (hay hạ áp) khi U₂ < U₁ .

2. Mở rộng

Từ công thức ban đầu, ta có thể biến đổi để tìm các đại lượng liên quan phù hợp với yêu cầu của đề bài.

- Tìm hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp (thứ cấp):

- Tìm số vòng dây ở cuộn sơ cấp (thứ cấp):

                                   

3. Bài tập minh họa

Bài tập 1: Một máy biến thế hạ thế cần hạ hiệu điện thế từ 15kV xuống 220V. Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 300000 vòng. Hỏi số vòng dây của cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

Lời giải: 

Áp dụng công thức ta có:

Bài tập 2: Một máy biến áp đang biến đổi hiệu điện thế từ 220V xuống 12V. Khi giảm cuộn sơ cấp đi 34 vòng và tăng cuộn thứ cấp thêm 34 vòng thì hệ số máy biến thế là . Tìm số vòng dây ban đầu ở cuộn sơ cấp.

Lời giải:

Gọi số vòng dây ở cuộn sơ cấp ban đầu là N₁, số vòng dây ở cuộn thứ cấp ban đầu là N₂.

Theo giả thiết, ta có:

=> N₁ = 440 (vòng)

Bài tập 3: Một máy biến thế hạ thế có hệ số bằng 0,04. Sau đó, người ta thực hiện đổi chức năng các cuộn dây trong máy biến thế để biến thành máy tăng thế. Đặt vào hai đầu cuộn thứ cấp của máy tăng thế trên một thiết bị điện có công suất 11kW thì thấy dòng điện chạy qua thiết bị có độ lớn 2A. Tìm hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ thế.

Lời giải:

Gọi số vòng dây ở cuộn sơ cấp máy hạ thế là N₁, số vòng dây ở cuộn thứ cấp máy hạ thế là N₂.

Theo giả thiết, ở máy tăng thế, ta có:

4. Bài tập bổ sung

Câu 1: Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 4400 vòng, cuộn thứ cấp có 240 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V thì ở hai đầu dây cuộn thứ cấp có hiệu điện thế là bao nhiêu?

Câu 2: Một máy biến thế có hiệu điện thế cuộn sơ cấp là 220V, số vòng cuộn sơ cấp là 500 vòng, hiệu điện thế cuộn thứ cấp là 110V. Hỏi số vòng của cuộn thứ cấp là bao nhiêu vòng?

Câu 3: Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có N₁ = 5000 vòng, cuộn thứ cấp có N₂ = 625 vòng. Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện có hiệu điện thế U₁ = 220V.

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

b) Tính dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp nếu nối hai đầu cuộn thứ cấp với điện trở 137,5 Ω. Coi điện năng không bị mất mát

Câu 4: 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 5: Một máy biến thế có số vòng dây ở cuộc sơ cấp là 1000 vòng, cuộn thứ cấp là 1600 vòng. Đặt ở đầu đường dây tải điện để truyền đi một công suất là 1100KW biết hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là 110V.

a) Tính hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp

b) Cho R = 50Ω. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt đường dây.

Câu 6: Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp 500 vòng, cuộn thứ cấp 25000 vòng. Hiệu điện thế đặt vào hai cuộn sơ cấp là 5000V. Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp?

Câu 7: Máy biến thế dùng để biến đỗi hiệu điện thế xoay hiều 110V lên 220V. Biết cuộn thứ cấp có 10.000 vòng

a. Tìm số vòng cuộn sơ cấp

b. Dùng máy biến thế trên để biến đổi hiệu điện thế ăcquy 12V lên 60V được không? tại sao?

Câu 8: Một máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế ở hai cực của máy là 5 000V. Muốn tải điện năng đi xa, người ta phải tăng hiệu điện thế lên 25000V. 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 9: Một máy phát điện sản ra dòng điện có U = 25000V. Sau đó cho qua máy biến thế 1 có số vòng dây sơ cấp 220 vòng, số vòng dây thứ cấp là 4400 vòng. Sau khi qua máy biến thế 1, dòng điện được tải đến máy biến thế 2 để hạ thế và dẫn vào nhà máy công nghiệp. Hỏi sau khi qua máy biến thế 2 thì hiệu điện thế hai đầu dây dẫn vào nhà máy bằng bao nhiêu biết máy biến thế 2 có số vòng dây cuộn sơ cấp lớn gấp 50 lần số vòng cuộn thứ cấp.

Câu 10: Một máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế ở hai cực của máy là 1800V. Muốn tải điện đi xa người ta phải tăng hiệu điện thế lên đến 36000V.

a. Hỏi phải dùng máy biến thế có các cuộn dây có số vòng tỉ lệ bao nhiêu? Cuộn dây nào mắc vào 2 đầu máy phát điện.

b. Tính số vòng dây cuộn thứ cấp nếu số vòng cuộn sơ cấp là 2400 vòng.

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 9 quan trọng hay khác:

• Công thức tính điện trở tương đương mắc nối tiếp

• Công thức tính điện trở tương đương mắc song song

• Công thức tính điện trở suất

• Công thức tính chiều dài dây dẫn

• Công thức tính tiết diện dây dẫn

---