CÁC DẠNG BÀI TẬP ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Hiện tượng cảm ứng điện từ có nhiều ứng dụng trong kĩ thuật và đời sống như: máy biến áp, đàn ghi ta điện, máy phát điện, dynamo xe đạp, hãm chuyển động bằng điện từ, ........

1. Máy biến áp

- Máy biến áp là thiết bị biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số dòng điện.

- Cấu tạo: + (1) Lõi: làm bằng các lá sắt hoặc thép pha silicon, ghép cách điện với nhau.

+ (2) Hai cuộn dây gồm nhiều vòng (thường làm bằng đồng, phủ lớp cách điện) có điện trở nhỏ, độ tự cảm lớn quấn trên 2 cạnh đối diện của khung.

Cuộn nối với nguồn điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp: có số vòng là N₁.

Cuộn nối với tải tiêu thụ được gọi là cuộn thứ cấp: có số vòng là N₂.

- Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Công thức máy biến áp lí tưởng:

Trong đó: U₁ và U₂ lần lượt là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp; N₁ và N₂ lần lượt là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.

Chú ý: N₂ > N₁ à U₂ > U₁ : Máy tăng áp

N₂ <N₁ à U₂ <U₁: Máy hạ áp

- Ứng dụng: Sạc điện thoại không dây hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ như một máy biến áp; truyền tải điện năng đi xa bằng cách sử dụng máy biến áp tăng điện áp nơi phát và giảm dần điện áp ở nơi tiêu thụ.

Sạc điện thoại không dây

Truyền tải điện năng sử dụng máy biến áp ()

2. Một số ứng dụng khác

Đàn ghita điện	Dynamo xe đạp

Hãm chuyển động bằng điện từ	Máy phát điện xoay chiều

3. Bổ sung kiến thức về dòng điện xoay chiều

- Đặt điện áp xoay chiều: u = U₀.cos(ωt+φ_u) (V) vào 2 đầu đoạn mạch AB. Trong đoạn mạch xuất hiện dòng điện xoay chiều có cường độ i = I₀.cos (ωt+φ_i) (A)

Trong đó: u,i lần lượt là giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện.

U₀, I₀ lần lượt là giá trị cực đại của điện áp và cường độ dòng điện.

ω là tần số góc (rad/s)

Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều: ; giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều: ; Giá trị hiệu dụng của suất điện động xoay chiều: .

Công suất điện tiêu thụ trong dòng điện xoay chiều: P = U.I.cosφ

Trong đó: φ = φ_u – φ_i là độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện (rad).

4. Bài tập ví dụ:

a. Đại cương về dòng điện xoay chiều

Phương pháp giải:

Áp dụng các công thưc của dòng điện xoay chiều:

u = U₀.cos(ωt+φ_u) (V); i = I₀.cos (ωt+φ_i) (A)

; ;

VD1: Điện áp xoay chiều u = 100cos(ωt) (V) có giá trị hiệu dụng bằng

A. 200 V. B. 100 V. C. 100 V. D. 200V.

Hướng dẫn giải

Giá trị cực đại U₀ = 100(V) à Giá trị hiệu dụng: U = 100 (V).

à Chọn đáp án B.

b. Máy biến áp

Phương pháp giải:

Áp dụng các công thức của máy biến áp lí tưởng:

Lưu ý: + Xác định chính xác cuộn sơ cấp (U₁, I₁, N₁) và cuộn thứ cấp (U₂, I₂, N₂)

+ Máy biến áp lí tưởng, nối với tải à

+ Nếu máy biến áp không lí tưởng, cho thêm hiệu suất thì H = P₂/P₁ khi tính cường độ dòng điện

VD1: Đặt một điện áp xoay chiều u = 100 cos(ωt) (V) vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng thì điện áp hiệu dụng đo được ở 2 đầu cuộn thứ cấp là 10 (V). Nếu điện áp xoay chiều u = 40 cos(ωt) (V) vào hai đầu cuộn thứ cấp thì điện áp đo được ở hai đầu cuộn dây sơ cấp bằng

A. 200 V. B. 100V. C. 400 V. D. 200V.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức máy biến áp cho 2 trường hợp

à Chọn đáp án B.

c. Truyền tải điện năng đi xa

Phương pháp giải:

Nơi phát: U, I, P = U.I.cosφ

Nơi tiêu thụ: U’, P’, I’, P’= U’.I’.cosφ’

Hao phí trong quá trình truyền tải:

Hiệu suất truyền tải: H =

Độ sụt áp trong quá trình truyền tải: (Khi hệ số công suất tại nơi phát và nơi thu đều bằng 1):

U = U’+∆U

∆U = I.r

VD2: Ớ các nhà máy điện, máy tăng áp thường được sử dụng để nâng điện áp từ mức trung thế (từ 10 kVđến 50 kV) lên mức cao thế (từ 110kV đến 500kV) trước khi truyền tải qua đường dây điện cao thế (Hình 13.3)

Một nhà máy phát điện cung cấp điện năng với công suất không đổi cho một thành phố trên đường dây tải điện có điện trở 8Ω. Trong quá trình truyền tả, cường độ dòng điện được duy trì khoảng 100 A. Xem các hao phí năng lượng chỉ xảy ra trên điện trở đường dây tải điện. Hãy xác định chi phí phải chi trả do hao phí năng lượng xuất hiện trên dây trong một ngày (24 giờ)? (Kết quả được ghi đến giá trị nghìn đồng). Lấy chi phí truyền tài trên đường dây đến thành phố đối với cả hai mức điện áp này là khoảng 145 đồng/kW.h.

Hướng dẫn giải

P_hp = I².R = 100².8= 80000 (W) = 80 (kW)

Số tiền phải trả là: 80.24.145 = 278400 (đồng)

Các Dạng Bài Tập Ứng Dụng Hiện Tượng Cảm Ứng Điện Từ Vật Lí 12

0 giây trước

Xem tiếp toàn bộ tài liệu