Máy biến thế, Cấu tạo và Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế - Vật lý 9 bài 37

Vậy máy biến thế có cấu tạo như thế nào? nguyên tắc hoạt động ra sao? gồm các bộ phận chính nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Cấu tạo và nguyên tác hoạt động của máy biến thế

1. Cấu tạo của máy biến thế

• Bộ phận chính của máy biến thế gồm có:

- Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau, đặt cách điện với nhau.

- Một lõi sắt (hay thép) có pha silic chung cho cả hai cuộn dây

2. Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế

- Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều

II. Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế

- Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn:

- Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U₁ > U₂) ta có máy hạ thế, còn khi U₁ < U₂ ta có máy tăng thế.

III. Lắp đặt máy biến thể ở hai đầu đường dây tải điện

- Máy biến thế là thiết bị dùng để thay đổi (tăng hoặc giảm) hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều.

- Để giảm hao phí trên đường dây tải điện, cần có hiệu điện thế lên đến hàng trăm nghìn vôn, nhưng ở nơi dùng điện lại phải có hiệu điện thế thích hợp thường là 220V.

Vì vậy, ở hai đầu đường dây tải điện phải đặt hai loại biến thế có nhiệm vụ khác nhau: Ở đầu đường dây tải về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế. Máy biến thế có vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa.

* Lưu ý: Máy biến thế chỉ có thể hoạt động được với dòng điện xoay chiều (không hoạt động được với dòng điện một chiều).

IV. Vận dụng về máy biến thế.

* Câu C1 trang 100 SGK Vật Lý 9: Nếu đặt vào hai đầu của một cuộn dây (gọi là cuộn sơ cấp) một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu cuộn dây kia (gọi là cuộn thứ cấp) có sáng lên không? Tại sao?

° Lời giải:

- Đèn có sáng lên.

- Vì khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì sẽ tạo ra trong cuộn dây đó một dòng điện xoay chiều. Lõi sắt bị nhiễm từ trở thành nam châm có từ trường biến thiên; số đường sức từ của từ trường xuyên qua tiết diện S của cuộn thứ cấp biến thiên, do đó trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện cảm ứng làm cho đèn sáng lên.

* Câu C2 trang 100 SGK Vật Lý 9: Hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn dây thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều. Tại sao?

° Lời giải:

- Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì trong cuộn dây đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trường trong lõi sắt luân phiên tăng giảm. Kết quả là trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện xoay chiều. Một dòng điện xoay chiều phải do một hiệu điện thế xoay chiều gây ra. Vì vậy hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu cuộn dây thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều.

* Câu C3 trang 101 SGK Vật Lý 9: Căn cứ vào số liệu trong bảng 1 SGK, hãy rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U đặt vào hai đầu của các cuộn dây của máy biến thế và số vòng dây của các cuộn tương ứng.

° Lời giải:

- Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn dây tương ứng: 

* Câu C4 trang 101 SGK Vật Lý 9: 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.

Tóm tắt: U₁ = 220V; N₁ = 4000 vòng; U₂ = 6V; U₂’ = 3V; N₂ = ?; N₂’ = ?

° Lời giải:

¤ Với U₂ = 6V, áp dụng công thức: 

 (vòng).

¤ Với U'₂ = 3V, ta có:

 (vòng).

Như vậy với bài viết về máy biến thế, các em cần ghi nhớ cấu tạo của máy biến thế gồm có các bộ phận chính là cuộn dây (2 cuộn: sơ cấp và thứ cấp) và lõi thép. Máy biến thế có công dụng tăng, giảm hiệu điện thế và hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng dây của mỗi cuộn U₁/U₂ = n₁/n₂.