Trong bài viết này, chúng ta sẽ tổng hợp lại toàn bộ công thức máy biến áp trong chương trình THPT.
1. Các quy ước liên quan đến máy biến áp
Phần sơ cấp: Ký hiệu có ghi thêm chỉ số 1
Phần thứ cấp: Ký hiệu có ghi thêm chỉ số 2
Số vòng dây: N
Điện áp: U
Công suất: P
2. Nhắc lại về máy biến áp
a) Định nghĩa:
Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi giá trị tần số của nó
Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
b)Cấu tạo:
Gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên lõi thép. Lõi thép gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau. Các lá thép mỏng có pha silic giúp tăng từ thông (lá thép kĩ thuật). Việc ghép cách điện với nhau là để tránh dòng điện Fuco (dòng điện Fuco gây hao phí điện năng, gây tỏa nhiệt ra môi trường).
Cuộn nối với nguồn gọi là cuộn sơ cấp, cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. Dòng điện đi qua hai cuộn dây chỉ thay đổi điện áp chứ không thay đổi tần số.
3. Công thức biến áp
Xét biến áp lý tưởng có số vòng cuộn sơ cấp là N1, số vòng cuộn thứ cấp là N2, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp là U1, điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp là U2.
a) Trường hợp biến áp có tải:
Nếu N2 > N1 thì U2> U1. Đây là máy tăng áp
Nếu N2 < N1 thì U2 < U1. Đây là máy hạ áp
Kết luận: Máy biến áp làm tăng điện áp hiệu dụng bao nhiêu lần thì cường độ hiệu dụng giảm đi bấy nhiêu lần và ngược lại.
b) Trường hợp biến áp không tải:
Ta vẫn có mối quan hệ giữa U và N như trường hợp biến áp có tải. Tuy nhiên, vì ở cuộn thứ cấp của máy để hở (không tải) nên trong cuộn thứ cấp không có dòng điện, trong cuộn sơ cấp có một dòng điện rất nhỏ.
4. Truyền tải điện năng đi xa
Gọi U là điện áp ở hai đầu nguồn; P là điện áp cần truyền tải; r là điện trở của dây tải điện thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong dây tải điện là:
Công suất hao phí trên đường dây tải điện là:
Từ công thức này ta thấy:
Để giảm hao phí trên đường dây tải điện ta có thể:
- Giảm điện trở của dây dẫn điện bằng cách tăng đường kính dây: Điều này không có lợi vì phải tăng đồng thời kích thước của dây dẫn và của trụ điện.
- Tăng U bằng biến áp tăng áp: Cách này được dùng rộng rãi. Ở nơi tiêu thụ điện người ta dùng máy hạ áp để đưa điện áp về mức thường dùng (thường là 220 V ở Việt Nam).
Trên đây là các công thức máy biến áp thường dùng. Chúc các bạn học tốt môn Lý!
Xem thêm:
