Giải Câu hỏi trang 16 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Phân tích hiện tượng trong lõi biến áp:

Khi biến áp hoạt động, dòng điện xoay chiều ở cuộn sơ cấp tạo ra trong lõi một từ thông biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

Từ thông biến thiên này không chỉ gây ra suất điện động cảm ứng trong các cuộn dây, mà theo định luật cảm ứng điện từ, nó còn làm xuất hiện những dòng điện cảm ứng khép kín chạy trong khối vật liệu dẫn điện của chính lõi thép. Đó là dòng điện Fu-cô (dòng điện xoáy).

Tác hại nếu lõi làm bằng thép nguyên khối:

- Khối thép liền có tiết diện lớn nên điện trở của các đường dòng xoáy rất nhỏ. Theo định luật Ôm, điện trở nhỏ làm cường độ dòng Fu-cô rất lớn.
- Dòng Fu-cô lớn chạy trong lõi có điện trở $R$ sẽ tỏa nhiệt theo định luật Jun – Len-xơ với công suất $P = I^2 R$. Phần năng lượng điện này bị hao phí vô ích, làm lõi nóng lên và giảm hiệu suất của máy biến áp.

Vì sao ghép bằng các lá thép mỏng cách điện với nhau:

- Khi lõi được ghép từ nhiều lá thép mỏng đặt song song với đường sức từ và sơn (phủ) lớp cách điện ở mặt tiếp xúc, dòng Fu-cô bị giới hạn trong từng lá mỏng, không thể chạy xuyên qua toàn bộ tiết diện lớn của lõi.
- Mỗi lá mỏng có tiết diện nhỏ nên điện trở đối với dòng xoáy tăng lên, làm cường độ dòng Fu-cô giảm mạnh.
- Nhờ đó nhiệt lượng hao phí $P = I^2R$ do dòng Fu-cô giảm đi rất nhiều, lõi ít nóng, năng lượng được truyền qua biến áp hiệu quả hơn.

Kết luận: Lõi biến áp được ghép bằng các lá thép mỏng cách điện với nhau nhằm làm giảm dòng điện Fu-cô, từ đó giảm hao phí năng lượng do tỏa nhiệt và tránh cho lõi bị nóng lên, giúp nâng cao hiệu suất của máy biến áp.

Đáp số