Giải Lý 12 SGK nâng cao Chương 5 Bài 32 Máy biến áp. Truyền tải điện năng

Một máy biến áp có cuộn thứ cấp mắc với một điện trở thuần, cuộn sơ cấp mắc với nguồn điện xoay chiều. Điện trở của các cuộn dây và hao phí điện năng ở máy không đáng kể. Nếu tăng trị số của điện trở mắc với cuộn thứ cấp lên hai lần thì.

    A. Cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp giảm hai lần, trong cuộn sơ cấp không đổi.

    B. Điện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp đều tăng hai lần.

    C. Suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp tăng hai lần, trong cuộn sơ cấp không đổi.

    D. Công suất tiêu thụ điện ở mạch sơ cấp và thứ cấp đều giảm hai lần.

Hướng dẫn giải:

Vì cuộn thứ cấp mắc với một điện trở thuần nên công suất tiêu thụ ở mạch thứ cấp là: \({P_2} = \frac{{U_2^2}}{R}\)

Vì U₂ không đổi nên nếu tăng điện trở lên hai lần thì công suất tiêu thụ ở mạch thứ cấp giảm hai lần.

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho máy biến áp lý tưởng ta được:

P₁ = P₂ nên P₁ cũng giảm hai lần.

Chọn đáp án D.

---

Chọn phát biểu sai.

Trong quá trình tải điện năng đi xa, công suất hao phí.

    A. Tỉ lệ với thời gian truyền điện.

    B. Tỉ lệ với chiều dài đường dây tải điện.

    C. Tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp giữa hai đầu dây ở trạm phát điện.

    D. Tỉ lệ với bình phương công suất truyền đi.

Hướng dẫn giải:

Trong quá trình tải điện năng đi xa thì công suất hao phí \({\rm{\Delta }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}\) không tỉ lệ với thời gian truyền tải điện.

Chọn đáp án A.

---

Cuộn sơ cấp của một máy biến áp được nối với mạng điện xoay chiều có điện áp 380V. Cuộn thứ cấp có dòng điện cường độ 1,5A chạy qua và có điện áp giữa hai đầu dây là 12 V. Biết số vòng dây của cuộn thứ cấp là 30. Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp và cường độ dòng điện chạy qua nó. Bỏ qua hao phí điện năng trong máy.

Hướng dẫn giải:

Theo giả thiết, máy biến áp có U₁ = 380V; I₂ = 1,5A; U₂ = 12V.

• Số vòng dây của cuộn thứ cấp là \({N_2} = 30\) vòng

• Số vòng dây của cuộn sơ cấp là:

\(\begin{array}{l}
\frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} \Rightarrow {N_1} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}{N_2}\\
 \Rightarrow {N_1} = \frac{{380 \times 30}}{{12}} = 950
\end{array}\) vòng

• Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là:

\(\begin{array}{l}
\frac{{{I_1}}}{{{I_2}}} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} \Rightarrow {I_1} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}{I_2}\\
 \Rightarrow {I_1} = \frac{{12 \times 1,5}}{{380}} \approx 0,047(A)
\end{array}\)

---

Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp 2kV và công suất truyền đi 200 kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm lệch nhau thêm 480 kWh.

    a) Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện.

    b) Cần tăng điện áp ở trạm phát đến giá trị nào để điện năng hao phí trên đường dây chỉ bằng 2,5% điện năng truyền đi? Coi công suất truyền đi ở trạm phát điện không đổi.

Hướng dẫn giải:

Theo giả thiết, trạm phát điện có công suất truyền tải \(P = 200\left( {KW} \right)\) ở mức điện áp \(U = 2\left( {kV} \right)\)

a) Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm lệch nhau thêm 480 kWh là điện năng hao phí do toả nhiệt trên đường dây.

Suy ra công suất hao phí trên đường dây tải điện là:

\({\rm{\Delta }}P = \frac{A}{t} = \frac{{480kWh}}{{24h}} = 20(kW) = 10{\rm{\% }}P\)

b)

Áp dụng công thức: \({\rm{\Delta }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}\), ta có:

• Với U₁ thì \({\rm{\Delta }}P = 10{\rm{\% }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {{U_1}\cos \varphi } \right)}^2}}}\) (1)

• Với U₂ thì \({\rm{\Delta }}P = 2,5{\rm{\% }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {{U_2}\cos \varphi } \right)}^2}}}\) (2)

Lấy \(\frac{{(1)}}{{(2)}} \Rightarrow \frac{{10{\rm{\% }}P}}{{2,5{\rm{\% }}P}} = \frac{{R{P^2}}}{{U_1^2{{\cos }^2}\varphi }}.\frac{{U_2^2{{\cos }^2}\varphi }}{{R{P^2}}}\)

\( \Leftrightarrow 4 = \frac{{U_2^2}}{{U_1^2}} \Rightarrow {U_2} = 2{U_1} = 2 \times 2 = 4(kV)\)

Vậy muốn điện năng hao phí trên đường dây chỉ bằng 2,5% điện năng truyền tải thì điện áp ở trạm phát lúc truyền tải phải là: \(4kV\)

 

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 12  Chương 5 Bài 32 Máy biến áp. Truyền tải điện năng được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 12 học tập thật tốt!