Trả lời nhanh
Đáp án đúng là C: máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều (tăng hoặc giảm) mà vẫn giữ nguyên tần số. Máy hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ nên chỉ làm việc với dòng điện xoay chiều, không biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều.
Đề bài thường gặp
Câu hỏi này hay xuất hiện dưới dạng sau:
Máy biến áp là thiết bị:
- A. biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
- B. biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều.
- C. có khả năng biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều.
- D. làm tăng công suất của dòng điện xoay chiều.
Nếu đề của em ghi phương án hơi khác, hãy tìm phương án nói đúng ý “biến đổi điện áp xoay chiều”, đó chính là đáp án.
Giải thích: vì sao chọn C?
Máy biến áp gồm hai cuộn dây (sơ cấp N1 vòng, thứ cấp N2 vòng) quấn trên một lõi sắt từ chung. Khi cuộn sơ cấp nối với nguồn xoay chiều, dòng điện biến thiên tạo ra từ thông biến thiên trong lõi. Từ thông này xuyên qua cuộn thứ cấp và sinh ra suất điện động cảm ứng, nên ở hai đầu cuộn thứ cấp có điện áp xoay chiều cùng tần số.
Tỉ lệ giữa hai điện áp phụ thuộc số vòng dây:
U2/U1 = N2/N1
- N2 > N1: máy tăng áp (U2 > U1).
- N2 < N1: máy hạ áp (U2 < U1).
Loại trừ các phương án sai
| Phương án | Nhận xét |
|---|---|
| A | Sai. Biến dòng xoay chiều thành một chiều là việc của bộ chỉnh lưu (đi-ốt), không phải máy biến áp. |
| B | Sai. Biến dòng một chiều thành xoay chiều là việc của bộ nghịch lưu (inverter). Hơn nữa, nối máy biến áp vào nguồn một chiều thì từ thông không đổi, không có suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp. |
| C | Đúng. Đây là chức năng chính của máy biến áp. |
| D | Sai. Theo định luật bảo toàn năng lượng, máy không tạo thêm công suất; máy lí tưởng giữ nguyên công suất, máy thực còn hao phí nhỏ do toả nhiệt trong dây và lõi sắt. |
Công thức cần nhớ
Với máy biến áp lí tưởng (không hao phí):
U1/U2 = N1/N2 = I2/I1
Từ đó suy ra U1I1 = U2I2. Điện áp tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần. Đây là lí do truyền tải điện đi xa người ta dùng máy tăng áp ở nhà máy để giảm hao phí trên đường dây.
Mẹo nhớ: “Điện áp tỉ lệ thuận với số vòng, dòng điện tỉ lệ nghịch”. Phía nào nhiều vòng hơn thì điện áp cao hơn, dòng nhỏ hơn.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng máy biến áp làm tăng công suất khi tăng điện áp. Thực tế dòng điện giảm tương ứng.
- Dùng máy biến áp với nguồn pin, ắc quy (một chiều) và mong có điện áp ở đầu ra.
- Nhầm tần số: máy biến áp không làm thay đổi tần số dòng điện.
- Viết ngược tỉ số U1/U2 = N2/N1.
Bài tập luyện tập
Bài 1. Một máy biến áp có cuộn sơ cấp 2200 vòng, cuộn thứ cấp 110 vòng, đặt vào điện áp 220 V. Tính điện áp ở cuộn thứ cấp.
Đáp án: U2 = U1·N2/N1 = 220·110/2200 = 11 V (máy hạ áp).
Bài 2. Một máy biến áp lí tưởng có N1 = 500 vòng, N2 = 5000 vòng, U1 = 100 V, dòng sơ cấp I1 = 10 A. Tính U2 và I2.
Đáp án: U2 = 100·5000/500 = 1000 V; công suất 100·10 = 1000 W nên I2 = 1000/1000 = 1 A.
Bài 3. Vì sao không thể dùng máy biến áp để tăng điện áp của một bộ pin?
Đáp án: Pin cho dòng một chiều không đổi, từ thông trong lõi sắt không biến thiên nên không xuất hiện suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp.
Câu hỏi thường gặp
Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng nào?
Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: từ thông biến thiên do dòng xoay chiều ở cuộn sơ cấp sinh ra suất điện động ở cuộn thứ cấp.
Máy biến áp có làm thay đổi tần số dòng điện không?
Không. Điện áp ở cuộn thứ cấp có cùng tần số với điện áp đặt vào cuộn sơ cấp.
Máy biến áp có dùng được với dòng điện một chiều không?
Không. Dòng một chiều không đổi tạo từ thông không đổi nên không có suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp.
Máy tăng áp và máy hạ áp khác nhau thế nào?
Máy tăng áp có số vòng cuộn thứ cấp lớn hơn sơ cấp (U2 > U1); máy hạ áp có số vòng thứ cấp nhỏ hơn sơ cấp (U2 < U1).