SBT Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp | Giải SBT Vật Lí lớp 12

79 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 12. Mời các bạn đón xem:

Bài giảng Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp

Giải SBT Vật Lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp

Bài 16.1 trang 44 SBT Vật Lí 12: Trong các phương án truyền tải điện năng đi xa bằng dòng điện xoay chiều sau đây, phương án nào tối ưu?

A. Dùng đường dây tải điện có điện trở nhỏ.

B. Dùng đường dây tải điện có tiết diện lớn.

C. Dùng điện áp khi truyền đi có giá trị lớn.

D. Dùng dòng điện khi truyền đi có giá trị lớn.

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết truyền tải điện năng đi xa

Sử dụng công thức tính công suất hao phí $P_{h p} = I^{2} R = \frac{P_{p}^{2} . R}{U^{2} \cos^{2} φ}$

Sử dụng công thức tính điện trở dây dẫn $R = ρ \frac{l}{S}$

Lời giải:

Ta có $P_{h p} = I^{2} R = \frac{P_{p}^{2} . R}{U^{2} \cos^{2} φ}$

Khi truyền tải điện năng đi xa, phương án tối ưu để truyền tải điện năng đi xa là người ta dùng điện áp có giá trị lớn để giảm công suất hao phí trong quá trình truyền tải.

Chọn C

Bài 16.2 trang 44 SBT Vật Lí 12: Trong một máy biến áp lí tưởng, hệ thức nào sau đây là đúng?

A. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{2}}{N_{1}} .$ B. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} .$

C. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \sqrt{\frac{N_{1}}{N_{2}}} .$ D. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \sqrt{\frac{N_{2}}{N_{1}}} .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức về máy biến áp $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} .$

Lời giải:

Với máy biến áp lí tưởng có $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} .$

Chọn B

Bài 16.3 trang 44 SBT Vật Lí 12: Trong một máy biến áp lí tưởng, hệ thức nào sau đây là đúng?

A. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{I_{1}}{I_{2}} .$

B. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} .$

C. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \sqrt{\frac{N_{1}}{N_{2}}} = \frac{I_{1}}{I_{2}} .$

D. $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \sqrt{\frac{N_{2}}{N_{1}}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức về máy biến áp $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} .$

Lời giải:

Với máy biến áp lí tưởng có $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} .$

Chọn B

Bài 16.4 trang 45 SBT Vật Lí 12: Một máy biến áp lí tưởng có $N_{1} = 5000$ vòng; $N_{2} = 250$ vòng; $U_{1}$ (điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp) là $110 V .$ Điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp là

A. $5, 5 V .$ B. $55 V .$

C. $2200 V .$ D. $220 V .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức về máy biến áp $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} .$

Lời giải:

Với máy biến áp lí tưởng có $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}$

$\Rightarrow U_{2} = \frac{N_{2}}{N_{1}} . U_{1} = \frac{250}{5000} .110 = 5, 5 V$

Chọn A

Bài 16.5 trang 45 SBT Vật Lí 12: Một máy biến áp lí tưởng có $N_{1} = 5000$ vòng; $N_{2} = 250$ vòng; $I_{1}$ (dòng điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp) là $0, 4 A .$ Cường độ dòng điện hiệu dụng ở cuộn thứ cấp là

A. $8 A .$ B. $0, 8 A .$

C. $0, 2 A .$ D. $2 A .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức về máy biến áp $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} .$

Lời giải:

Với máy biến áp lí tưởng có $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}}$

$\Rightarrow I_{2} = \frac{N_{1}}{N_{2}} . I_{1} = \frac{5000}{250} .0, 4 = 8 A$

Chọn A

Bài 16.6 trang 45 SBT Vật Lí 12: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số $\frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{1}{50} .$ Điện áp hiệu dụng và cường độ dòng điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp lần lượt là $100 V$ và $5 A .$ Biết công suất hao phí trên đường dây bằng $10 %$ công suất truyền đi. Điện áp ở cuộn thứ cấp và công suất truyền đi từ cuộn thứ cấp đến phụ tải lần lượt là

A. $100 V; 100 W .$ B. $50 V; 50 W .$

C. $5000 V; 450 W .$ D. $500 V; 500 W .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức về máy biến áp $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} .$

Lời giải:

Với máy biến áp lí tưởng có $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}}$

$\Rightarrow I_{2} = \frac{N_{1}}{N_{2}} . I_{1} = \frac{1}{50} .5 = 0, 1 A$

$\Rightarrow U_{2} = \frac{N_{2}}{N_{1}} . U_{1} = 50.100 = 5000 V$

Công suất truyền đi ở cuộn thứ cấp: $P_{p} = U_{2} I_{2} = 5000.0, 1 = 500 W$

Công suất hao phí trên đường dây $P_{h p} = 10 % . P_{p} = 10 % .500 = 50 W$

Vậy, công suất truyền đi từ cuộn thứ cấp đến phụ tải: $P = P_{p} - P_{h p} = 500 - 50 = 450 W$

Chọn C

Đề bài: Một máy biến áp có công suất của cuộn sơ cấp là $2000 W,$ có hiệu suất $90 %;$ điện áp hiệu dụng ở các mạch sơ cấp và thứ cấp lần lượt bằng $2000 V$ và $50 V .$

SBT Vật lí 12 Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp | Giải SBT Vật Lí lớp 12 (ảnh 1)

Bài 16.7 trang 46 SBT Vật Lí 12: Công suất và hệ số công suất của mạch thứ cấp lần lượt là

A. $1800 W; 0, 9.$ B. $1800 W; 0, 8.$

C. $3600 W; 0, 75.$ D. $3600 W; 0, 8.$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức hiệu suất máy biến áp $H = \frac{P_{2}}{P_{1}}$ ; $H = \frac{\cos φ_{2}}{\cos φ_{1}}$

Lời giải:

Ta có

+ $H = \frac{P_{2}}{P_{1}} \Rightarrow P_{2} = H . P_{1} = 0, 9.2000 = 1800 W$

+ $H = \frac{\cos φ_{2}}{\cos φ_{1}} \Rightarrow \cos φ_{2} = H . \cos φ_{1} = 0, 9$

Chọn A

Bài 16.8 trang 46 SBT Vật Lí 12: Cho hệ số công suất của mạch sơ cấp bằng $1.$ Cường độ dòng điện hiệu dụng ở mạch sơ cấp là

A. $1 A .$ B. $2 A .$

C. $0, 1 A .$ D. $0, 2 A .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính công suất $P_{1} = U_{1} I_{1} \cos φ_{1}$

Lời giải:

Công suất $P_{1} = U_{1} I_{1} \cos φ_{1} \Rightarrow I_{1} = \frac{P_{1}}{U_{1} \cos φ_{1}} = \frac{2000}{2000.1} = 1 A$

Chọn A

Bài 16.9 trang 46 SBT Vật Lí 12: Cường độ dòng điện hiệu dụng ở mạch thứ cấp là

A. $36 A .$ B. $4 A .$

C. $20 A .$ D. $0, 2 A .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính công suất $P_{1} = U_{1} I_{1} \cos φ_{1}$

Lời giải:

Công suất $P_{2} = U_{2} I_{2} \cos φ_{2} \Rightarrow I_{2} = \frac{P_{2}}{U_{2} \cos φ_{2}} = \frac{1800}{50.0, 9} = 40 A$

Bài 16.10 trang 46 SBT Vật Lí 12: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp gồm $1100$ vòng mắc vào điện áp xoay chiều $220 V$ và ba cuộn thứ cấp để lấy ra các điện áp $110 V; 15 V; 6 V .$

a) Tính số vòng của các cuộn thứ cấp.

b) Nối hai đầu của cuộn thứ cấp có điện áp $6 V$ với tải thì dòng điện qua tải là $0, 4 A .$ Tính cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp. Bỏ qua mọi hao phí ở máy biến áp.

Phương pháp giải:

a) Sử dụng công thức máy biến áp lí tưởng $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} .$

b) Sử dụng công thức về máy biến áp $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} .$

Lời giải:

a) Máy biến áp lí tưởng $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} \Rightarrow N_{2} = \frac{U_{2}}{U_{1}} . N_{1}$

+ Khi $U_{2} = 100 V \Rightarrow N_{2} = 550$ vòng

+ Khi $U_{2} = 15 V \Rightarrow N_{2} = 75$ vòng

+ Khi $U_{2} = 6 V \Rightarrow N_{2} = 30$ vòng

b) Máy biến áp

$\begin{array}{l} \frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} \\ \Rightarrow I_{1} = \frac{U_{2}}{U_{1}} . I_{2} = \frac{6}{220} .0, 4 = 0, 011 A \end{array}$

Bài 16.11 trang 46 SBT Vật Lí 12: Nhà máy điện phát đi một công suất bằng $11000 k W$ đến một nơi tiêu thụ trên một đường dây điện có điện trở tổng cộng $25 Ω .$ Tính công suất hao phí trên đường dây trong hai trường hợp sau:

a) Khi điện áp hiệu dụng ở hai cực máy phát là $22 k V .$

b) Khi điện áp hiệu dụng ở hai cực máy phát là $110 k V .$

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính công suất hao phí truyền tải điện năng đi xa: $P_{h p} = \frac{P_{p}^{2} . R}{U^{2} \cos^{2} φ}$

Lời giải:

a) $P_{h p} = \frac{P_{p}^{2} . R}{U^{2} \cos^{2} φ} = \frac{{({11000.10}^{3})}^{2} .25}{{({22.10}^{3})}^{2}} = 6250000 W = 6250 k W$

b) $P_{h p} = \frac{P_{p}^{2} . R}{U^{2} \cos^{2} φ} = \frac{{({11000.10}^{3})}^{2} .25}{{({110.10}^{3})}^{2}} = 250000 W = 250 k W$

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Vật Lý Lớp 12