Dạng 1: Đại cương về máy biến áp xoay chiều

[Doremon]

1. Phương pháp
Biểu thức: $\frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}$
Giải thích:

• ${U_1}$ là hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp; đơn vị là vôn (V).
• ${U_2}$ là hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp; đơn vị là vôn (V).
• ${I_1}$ là cường độ dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp; đơn vị là vôn (A).
• ${I_2}$ là cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp; đơn vị là vôn (A).
• ${N_1}$ là số vòng dây của cuộn sơ cấp.
• ${N_2}$ là số vòng dây của cuộn thứ cấp.

Lưu ý:

• Máy tăng áp: ${U_2} > {U_1}$ hoặc ${N_2} > {N_1}$.
• Máy hạ áp: ${U_2} < {U_1}$ hoặc ${N_2} < {N_1}$.

2. Vận dụng

Ví dụ 1: ĐH – 2007
Một máy biến áp có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây được mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V. Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 484 V. Bỏ qua mọi hao phí của máy biến áp. Số vòng dây của cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
A. 1100 vòng.
B. 2200 vòng.
C. 2500 vòng.
D. 2000 vòng.

Lời giải​

$\frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}} \to {N_2} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}.{N_1} = 2200$ vòng
Chọn B

Ví dụ 2:
Một khu dân cư có điện điện áp lưới là 220 V gần một trạm biến áp 500 V, họ kéo điện từ trạm này về sử dụng. Để mạng điện họ hoạt động bình thường thì người ta phải sử dụng máy biến áp có số vòng dây cuộn sơ cấp là bao nhiêu vòng? Biết rằng số vòng dây cuộn sơ cấp khác số vòng dây cuộn thứ cấp là 700 vòng.
A. 550 vòng.
B. 1950 vòng.
C. 1400 vòng.
D. 1250 vòng.

Lời giải​

Để mạng điện hoạt động bình thường thì điện áp ở đầu ra cuộn thứ cấp phải là 220 V nên họ phải sử dụng máy biến áp hạ thế: ${N_1} = {N_2} + 500$ $\frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}} \to \frac{{220}}{{500}} = \frac{{{N_1} - 700}}{{{N_1}}} \to {N_1} = 1250$
Chọn D

Ví dụ 3: ĐH – 2010
Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất bằng 1 được nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V. Biết số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là 100 vòng và 150 vòng. Do cuộn sơ cấp có 10 vòng bị quấn ngược nên điện áp thu được ở cuộn thứ cấp là
A. 7,5V.
B. 9,37 V.
C. 8,33V.
D. 7,78V.

Lời giải​

$\begin{array}{l}
{e_1} = \left( {{N_1} - 10} \right){e_0} - 10{e_0} = 80{e_0}\,\,\left( 1 \right)\\
{e_2} = {N_2}{e_0} = 150{e_0}\,\,\left( 2 \right)\\
\left( 1 \right);\,\left( 2 \right) \to \frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{e_1}}}{{{e_2}}} = \frac{{80}}{{150}} \to \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{8}{{15}}\\
\to {U_2} = \frac{{15}}{8}.5 = 9,375\left( V \right)
\end{array}$
Chọn B

Bài tập về nhà

1. Máy biến áp lí tưởng: tải đề -- tải đáp án.
2. Máy biến áp không lí tưởng: tải đề -- tải đáp án.
   
3. Truyền tải điện năng đi xa: tải đề -- tải đáp án.