Thêm vòng dây máy phát: điện áp tăng, dòng tải chưa chắc tăng cùng tỉ lệ

Vật lý 12 · Ôn tập kiến thức THPT

E₀ tăng theoN khôngđủ suy I₀ tăngtheoN: điệntrở cuộn cóthể cùngtăng. Với môhình nguồn cóđiệntrở trong vàtải thuầntrở,I₀=E₀/(R_cuộn+R_tải).

Giữdiện tích mỗivòng,B vàtốc độ quay khôngđổi. Cuộn100vòng choE₀=10V, điệntrở cuộn2Ω, nối tải8Ω. Bỏ tựcảm vàtổnhao khácđiệntrở trongmôhình này. Dòng cựcđại I₀1=10/(2+8)=1A.

Cuốn200vòng bằngcùngloại dây,cùng tiết diện; chiều dài dây coi gấp2 nênR_cuộn thành4Ω. E₀ thành20V, nhưngI₀2=20/(4+8)=5/3A≈1,667A, khôngphải2A. Phần điệnáp mất trongcuộn cũng tăngtheodòng vàđiệntrở, khôngtấtcả nguồnEMF xuất hiện trêntải.

Tại thờiđiểm biên độ dòng, côngsuất tải cựcđại I₀²R_tải:banđầu8W,sau200/9≈22,22W. Tỉsố 25/9≈2,778, khônggấp4 nhưnếuđiệntrở tổnggiữ nguyên. Cácsố này làcựcđại, khôngphải côngsuất trungbình cảchu kì.

Tự luyện: nếu đổi đồngthời sangdây cóđiệntrở suất/tiết diện làmR_cuộn vẫn2Ω trongthiếtkế200vòng, I₀=20/(2+8)=2A. Khi ấy côngsuất tảicựcđại32W, gấp4banđầu. Muốn khẳngđịnh tỉlệ, phải ghi rõ thôngsố nào giữ nguyên.

Máyphát thựccó tựcảm,tổnhao,lõi vàgiới hạn cơ-nhiệt; bài bỏcác yếu tố ấy để xét đánhđổi đơngiản đãcho, không dựđoán mộtthiếtkế thật chỉtừN. Nguồn cơvẫnphải cấpnănglượng cho cảtải vàtổnhaoCuộn; thêmvòng khôngtự tạođiện năng miễnphí. KhôngdùngE₀ nhưđiệnáp đầu tải khinguồn cóR_cuộn đángkể, vàkhôngđổi giátrịcựcđại thành hiệu dụng nếuchưa nêu dạngsóng vàmục tiêu phépđo.

Muốn so điện áp ở tải trong cùng thời điểm cực đại, dùng U_tải0=I₀R_tải. Thiết kế đầu cho 8 V, thiết kế sau cho 40/3 V, khác suất điện động nguồn 10 V và 20 V. Phần còn lại là I₀R_cuộn trong mô hình điện trở. Cộng hai phần khôi phục đúng E₀, một kiểm độc lập giúp tránh nhầm nguồn lý tưởng với điện áp đo được khi đã mắc tải.

Đọc tiếp: Suất điện động cực đại · Nguồn cơ và tải.