Bài 37:
MÁY BIẾN THẾ
I. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN THẾ
1. Cấu tạo
- Hai cuộn dây dẫn có số vòng khác nhau, đặt cách điện với nhau. (Cuộn sơ cấp: nối nguồn; Cuộn thứ cấp: nối tải.)
- Một lõi sắt (hay thép) có pha silic (thép kỹ thuật điện) chung cho cả hai cuộn dây.
- Kí hiệu
Cấu tạo máy biến thế
Cuộn dây
Lá thép
Máy biến thế trong công nghiệp
Máy biến thế trong gia đình
C1. Nếu đặt vào hai đầu của một cuôn dây (gọi là cuộn sơ cấp) một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu dây kia (gọi là cuộn thứ cấp) có sáng lên không? Tại sao?
2. Nguyên tắc hoạt động
Chúng ta quan sát thí nghiệm sau:

C1: có sáng. Vì khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều, cuộn dây sơ cấp sinh ra từ trường biến thiên xuyên qua tiết diện của dây thứ cấp làm xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều, nên đèn sáng.
C2. Hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn thứ cấp là HĐT xoay chiều. Tại sao?
C2. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một HĐT xoay chiều thì trong cuôn dây đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trường trong lõi sắt luân phiên tăng giảm, vì thế số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuôn thứ cấp luân phiên tăng giảm. Kết quả là trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều. Một dòng điện xoay chiều phải do một HĐT xoay chiều gây ra. Bởi vậy hai đầu cuộn dây thứ cấp có một dòng điện xoay chiều.
3. Kết luận.
Khi d?t v�o hai d?u cu?n so c?p c?a mỏy bi?n th? m?t HDT xoay chi?u thỡ ? hai d?u cu?n th? c?p xu?t hi?n m?t HDT xoay chi?u.
Hoạt động của máy biến thế
n1
U1
U2
n2
Bài 2: Vì sao không thể dùng dòng điện một chiều không đổi để chạy máy biến thế?
=> Dòng điện một chiều không đổi sẽ tạo ra một từ trường không đổi, do đó số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn thứ cấp không đổi. Kết quả là trong cuộn thứ cấp không có dòng điện cảm ứng.
II. TÁC DỤNG LÀM BIẾN ĐỔI HIỆU ĐIỆN THẾ CỦA MÁY BIẾN THẾ
1. Quan sát
3
3
9
6
V
:6 V
= 1 ┴
6
6
V
: V
= 1 ┴
K
U1 = 3V
U2 = 6V
n1 = 200 vòng
n2 = 400 vòng
KHOA VậT TRường cao đẳng
sư phạm quảng ninh
KHOA VậT TRường cao đẳng
sư phạm quảng ninh
9
6
V
:6 V
= 1 ┴
K
U1 = 3V
U2 = 1,5V
n1 = 400 vòng
n2 = 200 vòng
KHOA VậT TRường cao đẳng
sư phạm quảng ninh
9
6
V
:6 V
= 1 ┴
KHOA VậT TRường cao đẳng
sư phạm quảng ninh
6
9
V
:6 V
= 1 ┴
9
6
V
:6 V
= 1 ┴
K
U1 = 9V
U2 = 4,5V
n1 = 400 vòng
n2 = 200 vòng
KHOA VậT TRường cao đẳng
sư phạm quảng ninh
KHOA VậT TRường cao đẳng
sư phạm quảng ninh
6
200
400
400
400
200
200
1,5
4,5
Bảng kết quả:
Từ bảng kết quả, em hãy lập tỉ số và (trong ba lần đo) để so sánh?
+ Lần 1:
Ta có: ;
+ Lần 2:
Suy ra:
Ta có: ;
Suy ra:
II. TÁC DỤNG LÀM BIẾN ĐỔI HIỆU ĐIỆN THẾ CỦA MÁY BIẾN THẾ
2) Kết luận:
Khi U1 > U2 : ta có máy hạ thế.
Khi U1 < U2 :ta có máy tăng thế
Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn.
III. LẮP ĐẶT MÁY BIẾN THẾ Ở HAI ĐẦU ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
Điện năng được truyền tải từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ bằng đường dây dẫn điện. Em hãy chỉ ra nơi nào đặt máy tăng thế, nơi nào đặt máy hạ thế trên sơ đồ hình 37.2/SGK?
NHÀ
MÁY
ĐIỆN
Tăng thế
11 000 V
220 V
Hạ thế
Hạ thế
Hạ thế
Ở đầu đường dây tải điện về phía nhà máy điện được đặt máy tăng thế (tăng hiệu điện thế để giảm hao phí trên đường dây tải điện), ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế để có hiệu điện thế thích hợp (thường là 220V).
Ở hai đầu đường dây tải điện phải đặt hai loại máy biến thế (tăng thế; hạ thế) có nhiệm vụ khác nhau.
IV. VẬN DỤNG
Bài 1. Một máy biến thế dùng trong nhà cần phải hạ hiệu điện thế từ 220V xuống còn 6V và 3V. Cuộn sơ cấp có 4000 vòng. Tính số vòng của các cuộn thứ cấp tương ứng.
Giải
Tóm tắt
U1 = 220V
U2 = 6V
U2’ = 3V
n2 = ?
n2’ = ?
- Số vòng dây (n2) của cuộn thứ cấp để hạ hiệu điện thế xuống còn 6V
- Số vòng dây (n’2) của cuộn thứ cấp để hạ hiệu điện thế xuống còn 3V
Ta có:
=> n2 =
n1 = 4000 vòng
109 (vòng)
=> n’2 =
55 (vòng)
Ta có:
Bài 2: Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp của một máy biến thế lần lượt là: 3300 vòng và 150 vòng . Hỏi hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp là bao nhiêu? Biết hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 220V.
Giải
Tãm t¾t.
N1 = 3300 vßng
N2 = 150 vßng
U1= 220 V
U2 = ? HiÖu ®iÖn thÕ giữa hai ®Çu cuén s¬ cÊp lµ :


U2 = =
=>
Bài 3: Một máy biến thế có số vòng dây của cuộn sơ cấp là 250 vòng, cuộn thứ cấp 4000 vòng .
a. Máy đó là máy tăng thế hay hạ thế?
b. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế 400V. Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp?
Bài 4: Một máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế ở hai cực của máy là 2000V. Muốn tải điện năng đi xa, người ta phải tăng hiệu điện thế lên 20000V. Hỏi phải dùng loại máy biến thế với các cuộn dây có số vòng dây theo tỉ lệ nào? Cuộn dây nào mắc với hai cực của máy phát điện?
U1 = 2000 V
U2 = 20 000 V



Tóm tắt
Cách mắc?
Bài giải
Ta có
Cuộn dây có ít vòng được mắc vào hai cực của máy phát điện
Bài 5: Máy biến thế có số vòng dây ở cuộn sơ cấp là 1000 vòng, cuộn thứ cấp là 2500 vòng. Cuộn sơ cấp nối vào nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế là 110V.
a. Máy này là máy tăng thế hay hạ thế. Tính hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp khi mạch hở?
b. Nối hai đầu cuộn thứ cấp với điện trở 100 . Tính cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp và sơ cấp. Bỏ qua điện trở các cuộn dây?
c. Người ta muốn hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp bằng 220V, thì số vòng dây ở cuộn thứ cấp phải bằng bao nhiêu?
GIẢI
Bài 6: Người ta muốn truyền tải một công suất điện 66000 W từ nhà máy thủy điện đến một khu dân cư cách nhà máy 65 km. Biết cứ 1km dây dẫn có điện trở là 0,5.
a. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 25000V. Tính công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây.
b. Nếu cứ để hiệu điện thế hai đầu đoạn dây tải điện là 220V mà truyền đi thì công suất tỏa nhiệt trên đường dây là bao nhiêu?
So sánh công suất hao phí trong hai trường hợp trên,từ đó rút ra nhận xét ?
Bài 7: Người ta muốn truyền tải một công suất điện 5400 W từ nhà máy thủy điện đến một khu dân cư cách nhà máy 65 km. Biết cứ 1km dây dẫn có điện trở là 0,9.
a. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 25000V. Tính công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây.
b. Nếu cứ để hiệu điện thế hai đầu đoạn dây tải điện là 220V mà truyền đi thì công suất tỏa nhiệt trên đường dây là bao nhiêu?