Трансформатор_формулы_11_класс

Трансформатор_формулы_11_класс

Трансформатор формулы 11 класс

Молекулярная физика – 10-11 класс

Модель опыта Штерна . смотреть
Живая перчатка . смотреть
Нагрев воздуха в колбе . смотреть
Нагрев воздуха в теплоприёмнике . смотреть
Сплющивание банки . смотреть
Кипение воды под откачкой . смотреть
Психрометр и гигрометр . смотреть
Каркасы Плато . смотреть
Опыт Плато . смотреть
Камфора на воде . смотреть
Поверхностное натяжение . смотреть
Смачивание . смотреть
Капилляры . смотреть
Теплопроводность . смотреть
Сверление металла (изменение внутренней энергии) . смотреть
Опыт с туманом (адиабатный процесс) . смотреть
Воздушное огниво (адиабатный процесс) . смотреть
Модель диффузии . смотреть

Электрическое поле – 10-11 класс

Электризация трением . смотреть
Султаны . смотреть
Распределение заряда на проводнике . смотреть

Влияние кривизны поверхности на плотность заряда . смотреть
Цилиндр Фарадея . смотреть
Электростатический двигатель . смотреть
Электростатическая индукция . смотреть
Электростатическая защита . смотреть
Потенциал поверхности заряженного проводника . смотреть
Конденсатор переменной ёмкости . смотреть
Электроёмкость плоского конденсатора . смотреть
Энергия заряженного конденсатора . смотреть
Металл и диэлектрик в электрическом поле . . смотреть
Поляризация водяной струи . смотреть
Поляризация текстолита . смотреть

Токи в различных средах – 10-11 класс

Влияние температуры на сопротивление металла . смотреть
Влияние температуры на сопротивление полупроводника . смотреть
Электроны и дырки . смотреть
Фотопроводимость . смотреть
Солнечная батарея . смотреть
Светодиоды . смотреть
Полупроводниковый диод . смотреть
Двухполупериодное выпрямление . смотреть
Проводимость электролита . смотреть
Влияние температуры на сопротивление электролита . смотреть
Электролиз медного купороса . смотреть
Ионизация газа пламенем . смотреть
Плазменный шнур . смотреть

Магнитное поле – 10-11 класс

Опыт Эрстеда . смотреть
Проводник с током в магнитном поле . смотреть
Параллельные токи . смотреть
Кольцевые токи . смотреть
Рамка с током в магнитном поле . смотреть
Катодные лучи в магнитном поле . смотреть
Вращение электролита . смотреть
Вращение плазменного шнура . смотреть
Пучок электронов в магнитном поле . смотреть
Диамагнетик . смотреть
Парамагнетик . смотреть
Точка Кюри газолиния . смотреть
Точка Кюри никеля . смотреть
Высокотемпературная сверхпроводимость . смотреть
Эффект Мейснера-Оксенфельда . смотреть
Домены . смотреть
Петля гистерезиса ферромагнетика . смотреть

Электромагнитная индукция — 10-11 класс

Опыты Фарадея . смотреть
Индукционные токи (к закону Фарадея) . смотреть
ЭДС индукции в движущемся проводнике . смотреть
Земной индуктор . смотреть
Прибор Петроевского (к правилу Ленца) . смотреть
Отталкивание и притяжение кольца (к правилу Ленца) . смотреть
Катушка Томсона (к закону Фарадея) . смотреть
Движение алюминиевой полосы в магнитном поле . смотреть
Парящий диск (токи Фуко) . смотреть
Модель асинхронного двигателя . смотреть
Торможение маятника (токи Фуко) . смотреть
Токи при замыкании и размыкании цепи . смотреть
Нарастание тока в цепи с большой индуктивностью . смотреть
ЭДС самоиндукции при рамыкании цепи . смотреть
Гашение дуги при размыкании цепи . смотреть

Электромагнитные колебания – 10-11 класс

Колебательный контур . смотреть
Электронный осцилограф . смотреть
Гармонические колебания . смотреть
Колебания магнита в катушке . смотреть
Автоколебания — часть1 . смотреть
Автоколебания — часть2 . смотреть
Генераторы переменного тока . смотреть
Амплитудное и действующее значения напряжения . смотреть
Фазовые соотношения в цепи с активным сопротивлением . смотреть
Катушка индуктивности в цепи переменного тока . смотреть
Вынужденные механические колебания. Резонанс . смотреть
Резонанс напряжений . смотреть
Сварочный трансформатор . смотреть
Повышающий трансформатор . смотреть

Волны – 10-11 класс

Дифракция волн на воде. Принцип Гюйгенса . смотреть
Опыты с УКВ-генератором . смотреть
Влияние среды на скорость распространения электромагнитных волн . смотреть
Электромагнитные волны в СВЧ-диапазоне . смотреть
Интерференция радиоволн в СВЧ-диапазоне . смотреть

Оптика 10-11 класс

Отражение и преломление света. Полное отражение.Опыты с шайбой Гартля . смотреть
Искривление светового луча . смотреть
Воздушное зеркало . смотреть
Световод . смотреть
Интерференция света, отраженного от мыльной плёнки . смотреть
Кольца Ньютона . смотреть
Бипризма Френеля . смотреть
Мыльный пузырь . смотреть
Дифракция света на щели . смотреть
Дифракция света от проволоки . смотреть
Пятно Пуассона . смотреть
Интерференция волн в СВЧ-диапазоне . смотреть

Квантовая физика 10-11 класс

Внутренний фотоэффект . смотреть
ФотоЭДС. Солнечная батарея . смотреть
Счётчик Гейгера . смотреть

Центр масс. Равновесие тел . смотреть
Равновесие тел при отсутствии вращения . смотреть
Правило моментов . смотреть
Правило рычага . смотреть
Равновесие тела с незакреплённой осью вращения . смотреть
Двойной конус . смотреть
Виды равновесия тел . смотреть

Автомобиль на подвесе и катках . смотреть
Закон сохранения импульса (опыт с шарами) . смотреть
Импульс силы (опыт с вентиляторами) . смотреть
Сегнерово колесо . смотреть
Неупругое соударение шаров . смотреть
Упругое соударение шаров . смотреть
Шар на дорожке сложного профиля . смотреть
Мёртвая петля . смотреть
Маятник Максвелла . смотреть
Маятник Галилея . смотреть
Ламинарное и турбулентное течения . смотреть
Жидкость в трубе постоянного сечения . смотреть
Жидккость в трубе переменного сечения . смотреть
Закон Бернулли . смотреть
Распылитель . смотреть
Шарик в воздушной струе . смотреть
Шарик в воронке . смотреть
Почему ветер срывает крыши домов . смотреть
Падение давления в струе воздуха . смотреть
Скатывание цилиндра (к эффекту Магнуса) . смотреть
Взлетающая катушка (к эффекту Магнуса) . смотреть

Трансформатор

1. Основы теории трансформаторов

Во время рас­смот­ре­ния от­кры­тия элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции мы об­ра­ща­лись к опы­там Фа­ра­дея. На один сер­деч­ник были на­мо­та­ны две ка­туш­ки: одна свер­ху дру­гой, при этом внут­рен­няя ка­туш­ка ока­зы­ва­лась в маг­нит­ном поле внеш­ней ка­туш­ки (рис. 1.). Это и был пер­вый шаг на пути со­зда­ния транс­фор­ма­то­ра.

Рис. 1. Транс­фор­ма­тор

Схема транс­фор­ма­то­ра впер­вые по­яви­лась в ра­бо­тах Фа­ра­дея и Джо­зе­фа Генри. Од­на­ко ни один учё­ный не от­ме­чал в воз­мож­но­стях из­ме­не­ние на­пря­же­ний и тока – транс­фор­ми­ро­ва­ние пе­ре­мен­но­го тока.

30 но­яб­ря 1876 г. счи­та­ет­ся датой рож­де­ния пер­во­го транс­фор­ма­то­ра. В этот день П. Н. Яб­лоч­ков (рис. 2) по­лу­чил па­тент на изоб­ре­те­ние дан­но­го устрой­ства. После этого воз­ник на­уч­ный ин­те­рес к изу­че­нию пе­ре­мен­но­го тока. И, как след­ствие, воз­ник ин­те­рес к изу­че­нию ме­тал­ли­че­ских, неме­тал­ли­че­ских, маг­нит­ных ма­те­ри­а­лов и со­зда­нию о них тео­рий.

Читайте также:  Как_ставить_фундамент_под_дом

Рис. 2. Яб­лоч­ков П. Н.

Рас­смот­рим неко­то­рые ос­но­вы тео­рии транс­фор­ма­то­ров. Транс­фор­ма­тор – это тех­ни­че­ское устрой­ство, пред­на­зна­чен­ное для пре­об­ра­зо­ва­ния пе­ре­мен­но­го тока, при ко­то­ром на­пря­же­ние уве­ли­чи­ва­ет­ся или умень­ша­ет­ся в несколь­ко раз. Любой транс­фор­ма­тор (рис. 3) со­сто­ит из си­сте­мы ка­ту­шек и сер­деч­ни­ка.

Рис. 3. Транс­фор­ма­тор

Рис. 4. Схема транс­фор­ма­то­ра

Ба­зо­вый прин­цип дей­ствия транс­фор­ма­то­ра (рис. 4) со­сто­ит в том, что в ос­но­ве его ра­бо­ты лежит яв­ле­ние элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции. Одну из ка­ту­шек – пер­вич­ную – под­клю­ча­ют к ис­точ­ни­ку пе­ре­мен­но­го тока. Про­те­ка­ю­щий по пер­вич­ной об­мот­ке пе­ре­мен­ный ток со­зда­ёт пе­ре­мен­ный маг­нит­ный поток, про­ни­зы­ва­ю­щий сер­деч­ник – маг­ни­то­про­вод. Из­ме­ня­ю­щий­ся в сер­деч­ни­ке маг­нит­ный поток со­зда­ёт ЭДС ин­дук­ции во вто­рой ка­туш­ке. Эта ЭДС ин­дук­ции со­зда­ёт во вто­рич­ной об­мот­ке пе­ре­мен­ный ток.

На рис. 5 при­ве­де­на прин­ци­пи­аль­ная схема транс­фор­ма­то­ра. Так транс­фор­ма­тор обо­зна­ча­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом: цен­траль­ная ши­ро­кая линия со­от­вет­ству­ет сер­деч­ни­ку, пер­вич­ная об­мот­ка, обыч­но слева, и вто­рич­ная об­мот­ка – спра­ва, число по­лу­окруж­но­стей в очень гру­бом при­бли­же­нии сим­во­ли­зи­ру­ет число вит­ков в об­мот­ке.

Рис. 5.Прин­ци­пи­аль­ная схема транс­фор­ма­то­ра

2. Холостой режим

Су­ще­ству­ет два ре­жи­ма ра­бо­ты транс­фор­ма­то­ра. Рас­смот­рим си­ту­а­цию, при ко­то­рой вто­рич­ная об­мот­ка не за­мкну­та на на­груз­ку по­тре­би­те­ля. Такой режим ра­бо­ты на­зы­ва­ет­ся хо­ло­стой ход. При про­пус­ка­нии пе­ре­мен­но­го тока через пер­вич­ную об­мот­ку в сер­деч­ни­ке воз­ни­ка­ет пе­ре­мен­ный маг­нит­ный поток. Сер­деч­ник устро­ен таким об­ра­зом, чтобы маг­нит­ный поток пол­но­стью оста­вал­ся внут­ри этого сер­деч­ни­ка. Мгно­вен­ное зна­че­ние ЭДС ин­дук­ции в любом витке будет равно пер­вой про­из­вод­ной маг­нит­но­го по­то­ка со зна­ком минус.

(1)

Если поток ме­ня­ет­ся по гар­мо­ни­че­ско­му за­ко­ну, то и ЭДС ин­дук­ции будет ме­нять­ся по гар­мо­ни­че­ско­му за­ко­ну, но со сдви­гом фазы 90°.

(2)

(3)

В пер­вич­ной об­мот­ке с чис­лом вит­ков N1 пол­ная ЭДС ин­дук­ции будет равна про­из­ве­де­нию мгно­вен­но­го зна­че­ния ЭДС на число вит­ков в этой об­мот­ке.

(4)

Во вто­рич­ной об­мот­ке сум­мар­ное зна­че­ние ЭДС также будет равно про­из­ве­де­нию мгно­вен­но­го зна­че­ния ЭДС на число вит­ков во вто­рич­ной об­мот­ке.

(5)

От­но­ше­ние ЭДС в пер­вич­ной об­мот­ке к ЭДС в вто­рич­ной об­мот­ке равно от­но­ше­нию числа вит­ков в пер­вич­ной и вто­рич­ной об­мот­ках.

(6)

По­сколь­ку обыч­но элек­три­че­ское со­про­тив­ле­ние об­мо­ток транс­фор­ма­то­ра – до­ста­точ­но малая ве­ли­чи­на, ко­то­рой можно пре­не­бречь, то мо­дуль на­пря­же­ния на за­жи­мах пер­вич­ной ка­туш­ки при­бли­зи­тель­но равен ЭДС ин­дук­ции пер­вич­ной ка­туш­ки.

(7)

При хо­ло­стом ходе вто­рич­ная об­мот­ка не за­мкну­та – ток в ней не про­те­ка­ет, сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние между за­жи­ма­ми вто­рич­ной об­мот­ки равно ЭДС ин­дук­ции в этой об­мот­ке.

(8)

Мгно­вен­ные зна­че­ния ЭДС в обеих об­мот­ках из­ме­ня­ют­ся син­фаз­но: од­но­вре­мен­но до­сти­га­ют мак­си­му­ма, ми­ни­му­ма и про­хо­дят через ноль. Сле­до­ва­тель­но, от­но­ше­ние ЭДС в обеих об­мот­ках можно за­ме­нить на от­но­ше­ние двух дей­ству­ю­щих на­пря­же­ний в них. Так, для двух ка­ту­шек транс­фор­ма­то­ра от­но­ше­ние числа вит­ков – ве­ли­чи­на по­сто­ян­ная – ко­эф­фи­ци­ент транс­фор­ма­ции (K).

(9)

Если K > 1, на­пря­же­ние на за­жи­мах вто­рич­ной ка­туш­ки мень­ше, чем на­пря­же­ние на за­жи­мах пер­вич­ной, а транс­фор­ма­тор с таким ко­эф­фи­ци­ен­том – по­ни­жа­ю­щий. Если K

Итоги

1. Транс­фор­ма­то­ры – это тех­ни­че­ские устрой­ства, ра­бо­та­ю­щие на яв­ле­нии элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции и со­сто­я­щие из несколь­ких ка­ту­шек, на­мо­тан­ных на общий сер­деч­ник. Транс­фор­ма­то­ры пред­на­зна­че­ны для по­вы­ше­ния или по­ни­же­ния на­пря­же­ния, по­да­ва­е­мо­го на пер­вич­ную об­мот­ку.

2. В ре­жи­ме хо­ло­сто­го хода от­но­ше­ние дей­ству­ю­щих на за­жи­мах ка­ту­шек на­пря­же­ний равно от­но­ше­нию числа вит­ков в пер­вич­ной и вто­рич­ной об­мот­ках. Это от­но­ше­ние яв­ля­ет­ся чис­лом, по­сто­ян­ным для дан­но­го транс­фор­ма­то­ра, и на­зы­ва­ет­ся ко­эф­фи­ци­ен­том транс­фор­ма­ции.

3. В ре­жи­ме ра­бо­ты с на­груз­кой мощ­но­сти токов в обеих ка­туш­ках при­бли­зи­тель­но равны, и от­но­ше­ние дей­ству­ю­щих на­пря­же­ний на за­жи­мах ка­ту­шек равно об­рат­но­му от­но­ше­нию токов в этих ка­туш­ках.

Урок по физике в 11-м классе по теме: "Трансформатор"

Разделы: Физика

Цели:

  • изучить назначение, устройство и принцип действия трансформатора;
  • совершенствовать интеллектуальные способности и мыслительную деятельность учащихся, коммуникативные свойства речи;
  • формировать материалистическое мировоззрение и нравственные качества личности.

Оборудование: трансформатор, катушка с сердечником, кольцо алюминиевое, звонок, таблицы, карточки, магнитопровод.

Демонстрации: работа трансформатора на холостом ходу, работа трансформатора с нагрузкой, явление электромагнитной индукции.

Ученик 1.

Я еще не устал удивляться
Чудесам, что есть на Земле:
Телевизору, голосу раций,
Вентилятору на столе.
Самолеты летят сквозь тучи,
Как до этих вещей могучих
Домечтаться люди могли?
Я вверяю себя трамваю,
Я гляжу на экран кино,
Эту технику понимая,
Изумляюсь ей все равно.
Ток по проволоке струится,
Спутник ходит по небесам.
Человеку стоит дивиться
Человеческим чудесам.
Все известно вокруг
Тем не менее,
На Земле еще много того,
Что достойно порой удивления
Твоего, и моего.

(Это стихи Шефрана о создании человеческого разума, а в основе их лежат законы физики.)

Учитель. Любому открытию сопутствует опыт, талант открывателя и даже случай. Если человек своим трудолюбием, упорством достигает истины в чем-либо, то это и есть открытие.На сегодняшнем уроке мы также попытаемся совершить небольшое открытие.

Ученик 2. Уже второй век человечество использует электрический ток в промышленных масштабах. И все эти годы используется в основном переменный ток. В странах Европы и Америки наибольшее распространение получил ток, меняющий свое направление 100-120 раз в секунду. В России частота переменного тока 50 Гц.
Логично предположить, что переменный ток, имеет какие то преимущества перед постоянным. Разные потребители электрического тока рассчитаны на разные напряжения. Так, большинство электробытовых приборов рассчитано на напряжение 27 и 220 В., промышленные электродвигатели на 200, 360 и 600 в.
Электрический ток никогда не получил бы такого широкого применения, если бы его нельзя было преобразовывать почти без потерь энергии.
ЭДС мощных генераторов электростанций довольно велика. При передаче электроэнергии используется напряжение в сотни киловатт. Между тем на практике чаще всего нужно не слишком высокое напряжение. Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности ( при неизменной частоте тока), осуществляется с помощью трансформаторов.
Трансформатор преобразует переменный ток так: , P и v не изменяются.Первый трансформатор был изобретен в 1878 году русским ученым П.Н.Яблочковым и усовершенствован в 1882 году другим русским ученым И.Ф.Усагиным.

Читайте также:  Фонарь_лампа_на_солнечной_батарее

Ученик 3. Биография П.Н. Яблочкова. (Рис. 2)

Павел Николаевич Яблочков родился в 1847 году в семье мелкопоместного дворянина. Электротехник, изобретатель и предприниматель. Получил образование военного инженера, окончив в 1866 году Николаевское инженерное училище. Стал сапером, но вскоре вышел в отставку. Отставной поручик увлекался электротехникой. Изучать эту область техники можно было в Офицерских гальванических классах в Петербурге. Яблочков, вновь одевает военную форму и работает над проблемами, связанными с применением электричества в военном и гражданском деле. Он окончательно вышел в отставку и в 1873 году был назначен начальником телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. Он организовал мастерскую, где проводил работы по электротехнике, которые легли в основу его изобретений в области электрического освещения, электрических машин, гальванических элементов и аккумуляторов.
К 1875 году относится одно из главных изобретений П.Н.Яблочкова – электрическая свеча, первая модель дуговой лампы. Идея создать электрическое освещение увлекла Яблочкова настолько, что он бросает работу и на свои скромные сбережения открывает в Москве лабораторию, где проводит работы по электротехнике. В 1878 году в Париже вскоре он пришел еще к одному гениальному решению: стал питать »русский свет» переменным током так, как это происходит и сегодня, изобрел трансформатор. В 1879 году Яблочков организовал »Товарищество электрического освещения» и электромеханический завод. В последние годы жизни Яблочков работал над созданием генераторов электрического тока, гальванических элементов. Был одним из инициаторов создания журнала »Электричество».
В историю отечественной науки П.Н.Яблочков вошел, как автор »свечи Яблочкова», »русского света», »северного света», изобретатель трансформатора. Умер П.Н.Яблочков в 1894 году.

Ученик 4. Устройство трансформатора.

Трансформатор состоит: из замкнутого сердечника, изготовленного из специальной листовой трансформаторной стали. На нем располагаются две катушки с различным числом витков из медной проволоки. Одна из обмоток, называется первичной, она подключается к источнику переменного напряжения. Устройства, потребляющие электроэнергию, подключаются к вторичной обмотке, их может быть несколько.Принцип действия трансформатора. Принцип действия основан на законе электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике возникает переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Магнитное поле концентрируется внутри сердечника и одинаково во всех его сечениях. Мгновенное значение индукции Ei в любом витке и первичной, и вторичной обмоток одинаково: Е1 = Е2

Потери энергии при работе трансформатора:

  • на нагревание обмоток;
  • на рассеивание магнитного потока в пространство;
  • на вихревые токи в сердечнике и на его перемагничивание.

Меры, принимаемые для уменьшения потерь:

  • обмотка низкого напряжения делается большого сечения так, как по ней протекает ток большой силы;
  • сердечник делают замкнутым, чтобы уменьшить рассеяние магнитного потока;
  • сердечник делают пластинчатым, чтобы уменьшить вихревые токи.

Благодаря этим мерам КПД современных трансформаторов достигает 95-99%.
Это означает, что практически вся энергия тока, проходящего по первичной обмотке трансформатора, превращается в энергию индукционного тока, возникающего во вторичной обмотке. Поскольку каждый виток первичной и вторичной обмоток пронизывает один и тот же магнитный поток, то в них возникают одинаковые ЭДС , равные по закону Фарадея для электромагнитной индукции, то:

ЭДС Е1 и Е2 действующие во всей первичной или вторичной обмотках, равны произведению ЭДС в одном витке е1 или е2 на число витков в обмотке N1 и N2

Вывод: ЭДС, действующие в обмотках, прямо пропорциональны числу витков в них.

Сила тока в первичной обмотке трансформатора во столько раз больше силы тока во вторичной обмотке, во сколько раз напряжение в ней больше напряжения в первичной обмотке:

Если пренебречь падением напряжения на сопротивлениях обмоток, когда сопротивления малы, то можно записать отношение и для напряжений на обмотках трансформатора

Учитель: Для анализа электромагнитных процессов, происходящих в трансформаторе, рассмотрим два режима его работы.

Работа трансформатора на холостом ходу

Если первичную обмотку подключить к источнику переменного напряжения, а вторичную оставить разомкнутой, (этот режим трансформатора называют холостым ходом), то тока в ней не будет, а в первичной обмотке появится слабый ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток. Этот поток наводит в каждом витке обмоток одинаковую ЭДС, поэтому ЭДС индукции в каждой обмотке будет прямо пропорциональна числу витков в этой обмотке.

При разомкнутой вторичной обмотке напряжение на ее зажимах U2 будет равно наводимой в ней ЭДС Е2.

U2 Е2

В первичной обмотке ЭДС Е1 по числовому значению мало отличается от подводимого к этой обмотке напряжения U1, практически их можно считать равными.

U1 Е1

Величина, показывающая, во сколько раз данный трансформатор изменяет напряжение переменного тока, называется коэффициентом трансформации.

При подаче на первичную обмотку трансформатора какого-либо напряжения U1 на вторичной обмотке мы получаем на выходе U2. Оно будет больше первичного, если обмотка содержит больше витков, чем первичная.

Читайте также:  Какую_выбрать_мультиварку_для_дома_совет_специалиста

Итак, если N2 > N1, то U2 > U1, коэффициент трансформации k 1 и трансформатор называется понижающим.

Эти формулы справедливы, если ни первичная, ни вторичная обмотки не содержат активного сопротивления R. Первичная обмотка, как правило, не содержит такого сопротивления, а вторая обмотка может его содержать. Если она все же не содержит сопротивления или им можно пренебречь, то напряжение на выходе такой обмотки равно напряжению U2.

Когда вторичная обмотка трансформатора не имеет сопротивления R2 = 0, то кпд = 100%

и

Работа трансформатора с нагрузкой. Если во вторичную цепь трансформатора включить нагрузку, то во вторичной обмотке возникает ток. Этот ток создает магнитный поток, который согласно правилу Ленца, должен уменьшить изменение магнитного потока в сердечнике, что в свою очередь, приведет к уменьшению ЭДС индукции в первичной обмотке, поэтому ток в первичной обмотке должен возрасти, восстанавливая начальное изменение магнитного потока. При этом увеличивается мощность, потребляемая трансформатором от сети. (Рис.5).

Если же вторичная обмотка трансформатора имеет сопротивление вторичной обмотки R2 (говорится о длине проводников из которых изготовлена обмотка, или о материале проводника, или о сечении и диаметре проводов обмотки), то на выходе вторичной обмотки напряжение U2‘ будет меньше расчетного напряжения U2 на величину падения напряжения U = I2 • R2 на этом сопротивлении из-за потерь энергии тока на джоулево тепло. На выход (на нагрузку) Rн »пойдет» меньшее напряжение:

U2‘ = U2U = U2 – I2 • R2

Потери напряжения U находят по закону Ома для участка цепи: U = I2 • R2, откуа

(отмечаем, что такой же ток течет и в нагрузке Rн, так как R2 и Rн соединены последовательно).

Напряжение на нагрузке по закону Ома для участка цепи сопротивлением , тогда

Учитывая, что можем всегда найти нужную величину напряжения или силы тока, количество витков в катушках.

, где Ап = U2• I2 • t ; Аз = U1 • I1 • t , то

Использование трансформаторов. Трансформаторы используются в технике и могут быть устроены очень сложно, однако незыблемым остается принцип их действия: » изменяющееся магнитное поле, созданное переменным током в первичной обмотке, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, но другого напряжения». В современных мощных трансформаторах суммарные потери энергии не превышают 2–3%.

  • на заводах и фабриках при подаче напряжения к двигателям станков 380–660 В.
  • при передаче электроэнергии по проводам от 100 до 1000В;
  • для электросварки и электроплавки;
  • в радиотехнике; и др.

Задача 1. Как, вы думаете, что будет, если первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока?

Ответ: В этом случае трансформатор сгорит, так как первичная обмотка обычно имеет ничтожно малое сопротивление, и поэтому произойдет короткое замыкание.

Задача 2. Если сопротивление первичной обмотки, подключенной к источнику постоянного тока велико, то изменится ли напряжение во вторичной обмотке?

Ответ: Никакого изменения напряжения этот трансформатор дать не сможет из-за отсутствия явления электромагнитной индукции. Если такой трансформатор подключить к источнику постоянного тока, то ток пойдет по первичной обмотке и вокруг нее возникает магнитное поле, которое будет пронизывать вторичную обмотку. Т.е. магнитный поток вторичную обмотку будет пересекать, но он будет постоянным и значит скорость его изменения Ф’ = 0, поэтому ЭДС индукции во вторичной обмотке Е2 = 0.

Задача 3. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора, чтобы повысить напряжение с 220 до 11000В, если в первичной обмотке 20 витков? Каков коэффициент трансформации?

Задача 4. Под каким напряжением находится первичная обмотка трансформатора, имеющая 1000 витков, если во вторичной обмотке 3500 витков и напряжение 105В?

Задача 5. Мощность, потребляемая трансформатором, 90 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если напряжение на зажимах вторичной обмотки 12 В и КПД трансформатора 75%.

Задача 6. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть напряжением 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 20В, ее сопротивление 1 Ом, сила тока 2А. Определите коэффициент трансформации и КПД трансформатора.

Задача 7. Первичная обмотка трансформатора, включенного в цепь переменного тока с напряжением 220 В, имеет 1500 витков. Определить число витков во вторичной обмотке, если она должна питать цепь с напряжением 6,3В, при силе тока 0,5 А

Нагрузка активная. Сопротивление вторичной обмотки равно 0,2 Ом.

Сопротивлением первичной обмотки пренебречь.

Задача 8. Первичная обмотка понижающего трансформатора с коэффициентом трансформации к = 10 включена в сеть переменного тока с напряжением U1 = 120 В.Сопротивление вторичной обмотки R2 = 1,2 Ом, ток в ней I2 = 5А. Найти напряжение на нагрузке трансформатора и сопротивление нагрузки. Найти число витков во Вторичной обмотке, если первичная обмотка содержит 10000 витков. Чему равен кпд этого трансформатора.

Дано: Решение:
k = 10
U1 = 120 B
R2=1,2Ом
J2 = 5A
N1=10 000
U2 = ?
N2 = ?
Rн = ?
кпд = ?
U = ?
Зная коэффициент трансформации трансформатора k, найдем число витков во вторичной обмотке N2 “k” показывает, во сколько раз наш понижающий трансформатор уменьшает напряжение то == 12 В

Напряжение в обмотках прямо пропорционально числу витков в них откуда N2 = (витков), так как вторичная обмотка трансформатора имеет сопротивление обмотки R2, то на выход Rн пойдет напряжение U2 U2 ’ = U2 U = U2 J2R2, где U – падение напряжения из-за на R2 потерь энергии на джоулево тепло.

По закону Ома J2=, откуда U = J2R2 = 5A . 1,2Ом = 6(B) U2‘ = (126)B = 6(B)

по закону Ома для участка цепи сопротивления RH:

J2 = =>RH = = = 1,2 (Ом)

Работа тока на зажимах вторичной обмотки Aпол =

Работа тока в первичной обмотке Аз = U1 , где

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector