Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 91 sgk Vật Lí 12

Hướng dẫn giải Bài 16. Truyền tải điện năng. Máy biến áp sgk Vật Lí 12. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 91 sgk Vật Lí 12 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 12, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.


LÍ THUYẾT

TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP

1. Truyền tải điện năng đi xa

– Công suất hao phí:

\(P_{hp}=I^2r=\dfrac{P^{2}_{phat}}{U^{2}_{phat}}r\)

– Trong quá trình truyền tải điện năng, phải sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp.

2. Máy biến áp

– Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.

– Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

\(\dfrac{U_{2}}{U_{1}}\) = \(\dfrac{I_{1}}{I_{2}}\) = \(\dfrac{N_{2}}{N_{1}}\)

+ Nếu \(\dfrac{N_{2}}{N_{1}}>1\): Máy tăng áp

+ Nếu \(\dfrac{N_{2}}{N_{1}}<1\): Máy hạ áp

3. Ứng dụng của máy biến áp :

– Truyền tải điện năng;

– Nấu chảy kim loại, hàn điện.


CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 86 Vật Lý 12

Tại sao muốn giảm r, lại phải tăng tiết diện dây và tăng khối lượng đồng?

Trả lời:

Ta có điện trở: \(r = \rho \displaystyle{l \over s}\)

⇒ Nếu muốn giảm \(r\) thì phải tăng tiết diện \(S\) lên, nghĩa là phải tăng khối lượng dây đồng lên điều này tốn kém không phù hợp trong việc truyền tải điện năng.


2. Trả lời câu hỏi C2 trang 88 Vật Lý 12

Tại sao các điện áp ở hai cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số?

Trả lời:

Vì hầu như mọi đường sức từ do dòng điện sơ cấp gây ra đều đi qua cuộn thứ cấp, nói cách khác từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là như nhau. Do đó tần số của cuộn sơ cấp phải bằng với tần số của cuộn thứ cấp.


3. Trả lời câu hỏi C3 trang 88 Vật Lý 12

Giải thích sơ đồ thí nghiệm hình 16.4.

 

Trả lời:

Vôn kế V1, V2: Dùng để đo các điện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Ampe kế A1, A2: Dùng để đo các cường độ dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Khóa K: dùng để đóng, ngắt mạch qua tải R ở cuộn thứ cấp.


4. Trả lời câu hỏi C4 trang 90 Vật Lý 12

Giải thích sơ đồ truyền tải điện năng trên hình 16.5.

Trả lời:

Giải thích sơ đồ truyền tải:

Điện áp đầu ra của nhà máy điện là \(10kV\), trước khi truyền đi xa điện áp này thường được tăng đến giá trị \(200kV\) bằng máy tăng áp. Gần đến nơi tiêu thụ, người ta dùng máy hạ áp để giảm điện áp xuống \(5000V\) đến nơi tiêu thụ (gia đình, công sở) điện áp là \(220V\).


5. Trả lời câu hỏi C5 trang 90 Vật Lý 12

Giải thích máy hàn điểm theo nguyên tắc biến áp trên hình 16.6.

Giải bài tập Vật Lý 12 | Giải Lý 12

Trả lời:

Số vòng cuộn thứ cấp N2 = 5 vòng rất ít so với số vòng cuộn dây sơ cấp là N1 = 1000 vòng.

Cường độ dòng điện tỉ lệ nghịch với số vòng dây, nên cường độ của cuộn thứ cấp I2 là rất lớn.

Dưới tác dụng của cường độ dòng điện này, que hàn nóng chảy và hàn dính hai tấm kim loại vào nhau.


CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 91 sgk Vật Lí 12 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

1. Giải bài 1 trang 91 Vật Lý 12

Máy biến áp là gì ? Nêu cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp.

Trả lời:

– Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.

– Cấu tạo:

+ Khung thép gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện.

+ Hai cuộn dây dẫn có điện trở nhỏ quấn chung lõi thép, số vòng dây của hai cuộn khác nhau.

+ Một cuộn nối với mạch xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp và cuộn kia nối với tải gọi là cuộn thứ cấp.

– Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.


?

1. Giải bài 2 trang 91 Vật Lý 12

Máy biến áp lí tưởng làm việc bình thường có tỉ số \(\dfrac{N_{2}}{N_{1}}\) bằng 3, khi (U1, I1) = (360 V, 6 A), thì (U2, I2) bằng bao nhiêu ?

A. $(1080 V, 18 A)$;    B. $(120 V, 2 A)$;

C. $(1080 V, 2 A)$;      D. $(120 V, 18 A)$.

Bài giải:

Áp dụng công thức máy biến áp ta có:

\(\eqalign{
& {{{N_2}} \over {{N_1}}} = 3 = {{{I_1}} \over {{I_2}}} ⇒ {I_2} = {{{I_1}} \over 3} = \dfrac{6}{3}=2A \cr
& {{{N_2}} \over {{N_1}}} = 3 = {{{U_2}} \over {{U_1}}} ⇒ {U_2} = {U_1}.3 =360.3= 1080V \cr} \)

⇒ Đáp án C.


2. Giải bài 3 trang 91 Vật Lý 12

Máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 2 000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng; điện áp và cường độ dòng điện ở mạch sơ cấp là 120 V, 0,8 A. Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu ?

A. $6 V, 96 W.$

B. $240 V, 96 W.$

C. $6 V, 4,8 W.$

D. $120 V, 4,8 W$

Bài giải:

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{N_1} = 2000,{U_1} = 120V,{I_1} = 0,8A\\{N_2} = 100\end{array} \right.\)

\(\dfrac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = \dfrac{{{N_2}}}{{{N_1}}} \Rightarrow {U_2} = {U_1}\dfrac{{{N_2}}}{{{N_1}}} = 120.\dfrac{{100}}{{2000}} = 6V\)

Do máy biến áp lí thưởng, công suất ở hai cuộn dây bằng nhau:

\(P = {U_2}{I_2} = {U_1}{I_1} = 120.0,8 = 96W\)

⇒ Đáp án A.


3. Giải bài 4 trang 91 Vật Lý 12

Một máy biến áp lý tưởng có hai cuộn dây lần lượt có 10 000 vòng và 200 vòng.

a) Muốn tăng áp thì cuộn nào là cuộn sơ cấp ? Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng 220V thì điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu ?

b) Cuộn nào có tiết diện dây lớn hơn ?

Bài giải:

a) Ta có: \(\dfrac{U_{2}}{U_{1}}\) = \(\dfrac{N_{2}}{N_{1}}\)

Trong đó: \(U_1\) – điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp, \(U_2\) – điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp

⇒ Muốn tăng áp \((U_2>U_1\) thì cuộn có 200 vòng phải là cuộn sơ cấp và cuộn có 10 000 vòng là cuộn thứ cấp.

Áp dụng hệ thức : \(\dfrac{U_{2}}{U_{1}}\) = \(\dfrac{N_{2}}{N_{1}}\) ta tính được : U2 = 11 000 V.

b) Ta có : \(\dfrac{I_{1}}{I_{2}}\) = \(\dfrac{N_{2}}{N_{1}}\) = \(\dfrac{10000}{200}\) = 50.

Như vậy, cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp lớn hơn gấp 50 lần cường độ dòng điện cuộn thứ cấp.

Do đó, cuộn sơ cấp sẽ có tiết diện dây lớn hơn cuộn thứ cấp


4. Giải bài 5 trang 91 Vật Lý 12

Máy biến áp lí tưởng cung cấp một dòng điện 30 A dưới một điện áp hiệu dụng 220 V. Điện áp hiệu dụng 220 V. Điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là 5 kV.

a) Tính công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của biến áp.

b) Tính cường độ hiệu dụng ở cuộn sơ cấp.

Bài giải:

a) Do máy biến áp là lí tưởng nên công suất tiêu thụ ở cửa ra bằng với công suất tiêu thụ ở cửa vào:

P2 = U2I2 = 220 . 30 = 6600 W = P1.

b) Cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp:

I1 = \(\dfrac{P_{1}}{U_{1}}\) = \(\dfrac{6600}{5000}\) = 1,32 A.


5. Giải bài 6 trang 91 Vật Lý 12

Một máy biến áp lí tưởng cung cấp một công suất 4 kW dưới một điện áp hiệu dụng 110 V. Biến áp đó nối với đường dây tải điện có điện trở tổng là 2 Ω.

a) Tính cường độ hiệu dụng trên đường dây tải điện.

b) Tính độ sụt thế trên đường dây tải điện.

c) Tính điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện.

d) Xác định công suất tổn hao trên đường dây đó.

e) Thay biến áp trên đây bằng một biến áp có cùng công suất nhưng điện áp hiệu dụng ở cửa ra là 220 V. Tính toán lại các đại lượng nêu ra ở bốn câu hỏi trên.

Bài giải:

a) Cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây tải điện:

\({I_2} = \dfrac{{{P_2}}}{{{U_2}}} = \dfrac{{{{4.10}^3}}}{{110}} = \dfrac{{400}}{{11}} \approx 36,36A\)

b) Độ sụt thế trên đường dây tải điện:

\(\Delta {U_d} = {I_2}.{R_d} = \dfrac{{400}}{{11}}.2 = \dfrac{{800}}{{11}} \approx 72,73V\)

c) Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện:

\({U_d} = U – \Delta {U_d} = 110 – 72,73 = 37,27V\)

d) Công suất tổn hao trên đường dây:

\({P_{hp}} = I_2^2{R_d} = {\left( {\dfrac{{400}}{{11}}} \right)^2}.2 \approx 2644,63W\)

e) Khi thay biến áp trên dây bằng một biến áp có cùng công suất nhưng điện áp hiệu dụng ở cửa ra là \({U_2}’ = 220V\), tương tự như trên ta có:

Cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây tải điện:

\({I_2}’ = \dfrac{{{P_2}}}{{{U_2}’}} = \dfrac{{{{4.10}^3}}}{{220}} = \dfrac{{200}}{{11}} \approx 18,18A\)

Độ sụt thế trên đường dây tải điện:

\(\Delta {U_d}’ = {I_2}’.{R_d} = \dfrac{{200}}{{11}}.2 = \dfrac{{400}}{{11}} \approx 36,36V\)

Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện:

\({U_d}’ = U’ – \Delta {U_d}’ = 220 – 36,36 = 183,64V\)

Công suất tổn hao trên đường dây:

\({P_{hp}}’ = {I_2}{‘^2}{R_d} = {\left( {\dfrac{{200}}{{11}}} \right)^2}.2 \approx 661,16W\)


Bài trước:

Bài tiếp theo:


Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 91 sgk Vật Lí 12 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 12 tốt nhất!


“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com