Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 32: Máy biến áp. Truyền tải điện năng
Dưới đây là nội dung Giải bài tập Vật lý 12 nâng cao Bài 32 nhằm giúp các học sinh ôn tập kiến thức về máy biến áp và truyền tải điện năng. Hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích cho các em.
Mục lục nội dung
1. Giải bài 1 trang 172 SGK Vật lý 12 nâng cao
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 cuộn 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.
Phương pháp giải
Để trả lời câu hỏi này cần nắm được nội dung lí thuyết về máy biến áp
Hướng dẫn giải
- Tăng trị số của điện trở thuần mắc nối với cuộn thứ cấp lên hai lần thì theo công thức
U2=RI2 ta có I2 giảm đi một nửa
do đó công suất tiêu thụ điện ở mạch thứ cấp P2=RI22 giảm đi 2 lần.
- Vì P1=P2 trong máy biến thế nên công suất tiêu thụ của mạch sơ cấp cũng giảm đi 2 lần.
- Chọn đáp án D.
2. Giải bài 2 trang 172 SGK Vật lý 12 nâng cao
Tìm phát biểu sai.
Trong quá trình truyền 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 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.
Phương pháp giải
Dựa vào công thức:
\({\rm{\Delta }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}\) để xác định sự phụ thuộc của các đại lượng đối với công suất hao phí
Hướng dẫn giải
- Công suất hao phí:
\({\rm{\Delta }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}\)
⇒ Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa thì công suất hao phí không tỉ lệ với thời gian truyền tải điện.
- Chọn đáp án A.
3. Giải bài 3 trang 172 SGK Vật lý 12 nâng cao
Cuộn sơ cấp của một máy biến áp được nối với mạng điện xoay chiều có điện áp 380 V. Cuộn thứ cấp có dòng điện cường độ 1,5 A 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.
Phương pháp giải
Dựa vào công thức của máy biến áp:
- Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp theo công thức:
\({N_1} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}{N_2}\)
- Tính cường độ dòng điện theo công thức:
\({I_1} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}{I_2}\)
Hướng dẫn giải
- Điện áp sơ cấp U1=380 (V)
- Cường độ thứ cấp I2=1,5 (A) và điện áp thứ cấp U2=12 (V)
- Số vòng dây của cuộn thứ cấp N2=30 vòng
- Ta có:
\(\begin{array}{l} \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\\ \Rightarrow {N_1} = \frac{{{U_1}}}{{{U_2}}}{N_2} = \frac{{380 \times 30}}{{12}} = 950 \end{array}\)
- Lại có:
\(\begin{array}{l} \frac{{{I_1}}}{{{I_2}}} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}\\ \Rightarrow {I_1} = \frac{{{U_2}}}{{{U_1}}}{I_2} = \frac{{12 \times 1,5}}{{380}} \approx 0,047(A) \end{array}\)
4. Giải bài 4 trang 172 SGK Vật lý 12 nâng cao
Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp 2kV và công suất truyền đi 200kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm lệch nhau thêm 480kW.h
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.
Phương pháp giải
a) Công suất hao phí được tính theo công thức;
\({\rm{\Delta }}P = \frac{A}{t}\)
b) Dựa vào công thức công suất hao phí: \({\rm{\Delta }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}\) tìm độ tăng điện áp bằng cách sau:
- Tìm biểu thức \({\rm{\Delta }}P \) với mỗi U tương ứng
- Lập tỉ số hai biểu thức vừa tìm được
- Ta tìm được U2 theo công thức là: U2 = 2U1
Hướng dẫn giải
Trạm phát điện có công suất truyền tải P=200kW ở mức điện áp U=2kW
a) Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và nơi thu sau mỗi ngày đêm lệch nhau thêm 480kWh là điện năng hao phí do toả nhiệt trên đường dây.
Suy ra công suất hao phí điện trên đường dây:
\({\rm{\Delta }}P = \frac{A}{t} = \frac{{480kWh}}{{24h}} = 20(kW) = 10{\rm{\% }}P\)
b) \({\rm{\Delta }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {U\cos \varphi } \right)}^2}}}\)
Ta có:
- Với U=U1 thì
\({\rm{\Delta }}P = 10{\rm{\% }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {{U_1}\cos \varphi } \right)}^2}}}(1)\)
- Với U=U2 thì
\({\rm{\Delta }}P = 2,5{\rm{\% }}P = \frac{{R{P^2}}}{{{{\left( {{U_2}\cos \varphi } \right)}^2}}}(2)\)
Lấy (1)/(2)
\(\begin{array}{l} \frac{{(1)}}{{(2)}} \Rightarrow \frac{{10{\rm{\% }}P}}{{2,5{\rm{\% }}P}} = \frac{{R{P^2}}}{{U_1^2{{\cos }^2}\varphi }}.\frac{{U_2^2{{\cos }^2}\varphi }}{{R{P^2}}}\\ \Leftrightarrow 4 = \frac{{U_2^2}}{{U_1^2}} \Rightarrow {U_2} = 2{U_1} = 2 \times 2 = 4(kV) \end{array}\)
Vậy muốn điện năng hao phí ΔP bằng 2,5% điện năng truyền tải P thì điện áp ở trạm phát lúc truyền tải phải là: 4kV
Tham khảo thêm
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 26: Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 27: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 28: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Cộng hưởng điện
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 29: Công suất của dòng điện xoay chiều. Hệ số công suất
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 30: Máy phát điện xoay chiều
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 31: Động cơ không đồng bộ ba pha
- doc Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 34: Thực hành khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp