- Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!
Với loạt bài 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 môn 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
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
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:
Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 9 quan trọng hay khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
Bài 1: Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 500 vòng dây.
a, Muốn tăng hiệu điện thế lên ba lần thì cuộn thứ cấp phải cuốn bao nhiêu vòng?
b, Có thể dùng máy biến thế này để hạ thế được không? Hạ bao nhiêu lần?
Bài 2: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng một điện áp xoay chiều có giá trị không đổi thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 100V. Ở cuộn sơ cấp, khi ta giảm bớt đi n vòng dây thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là U; nếu tăng n vòng dây ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế giữa hai đầu mạch thứ cấp là 0,5U. Tính giá trị U.
Bài 3: Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 110V lên 220V, với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp. Do đó, khi hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 110V thì hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp đo được U2 = 264V. Số vòng dây bị cuốn ngược là bao nhiêu?
Bài 1:
a, Gọi N1 và N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
U1 và U2 là hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Ta có: N2 = $\frac{U_{2}}{U_{1}}$.N1 = 3.3500 = 1500 vòng
Vậy cuộn thứ cấp phải có 1500 vòng.
b, Để dùng máy biến thế này làm máy hạ thế, ta ,mắc nguồn vào cuộn thứ cấp của máy biến thế trên. Hạ 3 lần.
Bài 2: Gọi hiệu điện thế đặt vào cuộn sơ cấp là U1, số vòng dây cuộn sơ cấp ban đầu và thứ cấp là N1 và N2.
Ta có: $\frac{U_{1}}{100}=\frac{N_{1}}{N_{2}}$ [1]
$\frac{U_{1}}{U}=\frac{N_{1}-n}{N_{2}}$ [2]
$\frac{U_{1}}{0,5U}=\frac{N_{1}+n}{N_{2}}$ [3]
Lấy [1] : [2] => $\frac{U}{100}=\frac{N_{1}}{N_{1}-n}$ [4]
Lấy [1] : [3] => $\frac{U}{100}=\frac{N_{1}}{N_{1}+n}$ [5]
Lấy [4] : [5] => $\frac{200}{100}=\frac{N_{1}+n}{N_{1}-n}$
=> N1 + n = 2N1 - 2 => N1 = 3n
Thay vào [4] => U = 100.$\frac{100.N_{1}}{N_{1}-n}=\frac{100.3n}{3n-n}=\frac{300.n}{2.n}$ = 150V
Bài 3: Theo dự định thì số vòng dây ở hai đầu cuộn sơ cấp là:
110.1,2 = 132 [vòng]
Theo dự định thì số vòng dây ở hai đầu cuộn sơ cấp là:
220.1,2 = 264 [vòng]
Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Ta thấy, cứ n vòng cuốn sai thì cần n vòng triệt tiêu. Vậy thì số vòng hoạt động đúng là N − 2n.
=> Số vòng dây hoạt động ở cuộn sơ cấp là 132 - 2.n
Khi đó ta có: $\frac{132-2n}{264}=\frac{110}{264}$
=> 2n = 22
=> n = 11
Vậy có 11 vòng dây ở cuộn sơ cấp bị cuốn ngược chiều.