Giải Câu hỏi 2 trang 17 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp: Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Cụ thể:

- Khi đặt điện áp xoay chiều $u_1$ vào hai đầu cuộn sơ cấp (có $N_1$ vòng dây), trong cuộn này xuất hiện dòng điện xoay chiều. Dòng điện này sinh ra trong lõi thép một từ thông biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

- Lõi thép khép kín dẫn hầu như toàn bộ từ thông này sang cuộn thứ cấp (có $N_2$ vòng dây). Do đó mỗi vòng dây của cả hai cuộn đều có cùng một từ thông biến thiên $\Phi$ đi qua.

- Vì từ thông qua cuộn thứ cấp biến thiên nên theo định luật cảm ứng điện từ (định luật Faraday), trong cuộn thứ cấp xuất hiện một suất điện động cảm ứng, tạo ra điện áp xoay chiều $u_2$ cùng tần số với điện áp đặt vào cuộn sơ cấp.

- Suất điện động cảm ứng trong mỗi cuộn tỉ lệ với số vòng dây của cuộn đó: $e = -N\dfrac{\Delta \Phi}{\Delta t}$. Vì cùng một từ thông biến thiên qua mỗi vòng dây nên điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn tỉ lệ với số vòng dây, dẫn tới hệ thức của máy biến áp:

$$\dfrac{U_2}{U_1} = \dfrac{N_2}{N_1}.$$

Nhờ thay đổi tỉ số số vòng dây $N_2/N_1$, máy biến áp làm tăng hoặc giảm điện áp xoay chiều mà vẫn giữ nguyên tần số.

Đáp số