Tổng hợp lý thuyết máy biến áp là gì? lý thuyết tóm tắt ngắn gọn vật lý lớp 12

LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số

– Lõi của máy biến áp gồm nhiều lá thép mỏng, ghép lại với nhau (nhằm tránh dòng Fu-co và tăng từ thông).

– Gồm hai vòng dây (số vòng dây các cuộn dây là khác nhua).

– Cuộn sơ cấp có ${{N}_{1}}$ vòng được nối vào nguồn phát điện xoay chiều.

– Cuộn thứ cấp có ${{N}_{2}}$vòng được nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng.

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: từ thông qua các vòng dây, biến thiên làm xuất hiện suất điện động cảm ứng.

Ta có: $e=-{\Phi }’$, từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau. Gọi từ thông này là $\Phi ={{\Phi }_{0}}\cos \omega t$.

Từ thông qua cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp:

${{\Phi }_{1}}={{N}_{1}}{{\Phi }_{0}}\cos \omega t,{{\Phi }_{2}}={{N}_{2}}{{\Phi }_{0}}\cos \omega t$.

Suy ra ${{e}_{1}}={{N}_{1}}\omega {{\Phi }_{0}}\sin \omega t$ và ${{e}_{1}}={{N}_{2}}\omega {{\Phi }_{0}}\sin \omega t$.

Do đó: $\frac{{{e}_{1}}}{{{e}_{2}}}=\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}\Rightarrow \frac{{{E}_{1}}}{{{E}_{2}}}=\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}$.

Bỏ qua điện trở trong của các cuộn dây ta có: ${{E}_{1}}={{U}_{1}};{{E}_{2}}={{U}_{2}}$

Do đó: $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}$

Nếu ${{U}_{2}}>{{U}_{1}}\Rightarrow {{N}_{2}}>{{N}_{1}}$: Máy tăng áp.

Nếu ${{U}_{2}}<{{U}_{1}}\Rightarrow {{N}_{2}}<{{N}_{1}}$: Máy hạ áp.

Trong trường hợp mạch thứ cấp để hở ta có: ${{I}_{2}}=0$.

Trong trường hợp mạch thứ cấp có tải, bỏ qua hao phí (coi H = 100%) ta có:

${{U}_{1}}{{I}_{1}}={{U}_{2}}{{I}_{2}}\Rightarrow \frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{1}}}$(Máy biến áp lý tưởng).

– Công thức đúng: $\frac{{{E}_{1}}}{{{E}_{2}}}=\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}$.

– Bỏ qua ${{r}_{1}};{{r}_{2}}$ ta có: $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}$.

– Với máy biến áp lý tưởng ta có: $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{1}}}$.

– Công suất của cuộn sơ cấp: ${{P}_{1}}={{U}_{1}}{{I}_{1}}\cos {{\varphi }_{1}}$

– Công suất của cuộn thứ cấp: ${{P}_{2}}={{U}_{2}}{{I}_{2}}\cos {{\varphi }_{2}}$

– Hiệu suất của máy biến thế: $H=\frac{{{P}_{2}}}{{{P}_{1}}}=\frac{{{U}_{2}}{{I}_{2}}\cos {{\varphi }_{2}}}{{{U}_{1}}{{I}_{1}}\cos {{\varphi }_{1}}}$

Nếu H = 100% ta có máy biến áp lý tưởng $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{1}}}$.