Величину К, равную отношению числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке, называют коэффициентом трансформации

В том случае, когда нужно повысить напряжение, вторичная обмотка устраивается с большим числом витков (это повышающий трансформатор):

В случае же, когда надо понизить напряжение, вторичная обмотка трансформатора берётся с меньшим числом витков (это понижающий трансформатор):

Пока вторичная обмотка разомкнута, трансформатор работает вхолостую. При холостом ходе он потребляет небольшую энергию, так как ток, намагничивающий стальной сердечник вследствие большой индуктивности катушки, очень мал. Передача энергии из первичной цепи во вторичную при холостом ходе отсутствует.

Нагрузим наш трансформатор, замкнув через нагрузку цепь его вторичной обмотки (это так называемый рабочий ход трансформатора). В этом случае происходит непрерывная передача энергии из первичной обмотки трансформатора в его вторичную обмотку. При этом мощность, выделяемая в первичной цепи и выделяемая на нагрузке, будут определяться уравнениями, представленными на экране:

Напомним, что здесь cos φ определяет коэффициент мощности переменного тока. Зная мощности тока в первичной и вторичной цепи трансформатора, можно найти коэффициент полезного действия последнего:

Согласно закону сохранения и превращения энергии, мощность тока во вторичной цепи должна бы быть равна мощности в первичной цепи:

В действительности же это равенство не соблюдается, так как при работе трансформатора имеются потери на нагревание обмоток трансформатора, на вихревые токи в сердечнике и на перемагничивание сердечника; однако потери эти невелики и сдвиги фаз между колебаниями силы тока и напряжения близки к нулю.

Поэтому трансформатор принадлежит к числу наиболее совершенных преобразователей энергии. А их коэффициент полезного действия достигает девяноста девяти процентов (99 %).

Иногда потерями в трансформаторе можно пренебречь и считать его КПД равным 100 %. Тогда из равенства мощностей первичной и вторичной цепи следует, что нагрузочные токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора обратно пропорциональны приложенным к ним напряжениям:

Это означает, что, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

Для закрепления материала, решим с вами такую задачу. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 350 витков, включён в сеть с напряжением 220 В. Ко вторичной обмотке трансформатора, имеющей 155 витков, включён потребитель сопротивлением 80 Ом. Какова сила тока во вторичной цепи, если падение напряжения на потребителе равно 70 В? Чему равно сопротивление вторичной катушки?

В заключение отметим, что напряжение, вырабатываемое генераторами на различных электростанциях, обычно не превышает 20 кВ. В то время, как мы показали ранее, для оптимальной передачи электричества на большие расстояния требуется напряжение в несколько сотен киловольт. Поэтому ток с электростанции сначала подаётся на расположенную неподалёку повышающую трансформаторную подстанцию, а затем — в линии электропередач. Но поскольку очень высокое напряжение не может быть предложено потребителю, то в конце линии его подают поочерёдно на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 В или 220 В. И лишь потом электроэнергию получают жилые дома и предприятия.

 

Тест

Вопрос 1

На каком явлении основана работа трансформатора?

Варианты ответов

1. Магнитное действие тока

2. Электромагнитная индукция

3. Тепловое действие тока

4. Химическое действие тока

Вопрос 2

Как называется отношения числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке?

Вопрос 3

Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть переменного тока с напряжением 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки составляет 20 В, а ее сопротивление 1 Ом, сила тока в ней 2 А. Определите коэффициент трансформации.

Вопрос 4

Укажите, от чего зависит ЭДС, вырабатываемая генератором.

Варианты ответов

1. периода

2. индукции магнитного поля

3. частоты вращения рамки в магнитном поле

4. силы магнитного поля

Вопрос 5

Сила тока в первичной обмотке трансформатора 0,5 А, напряжение на ее концах 220 В. Сила тока во вторичной обмотке трансформатора 11 А, напряжение на ее концах 9,5 В. Найдите коэффициент полезного действия трансформатора. Ответ дайте в процентах, округлив его до целого числа.

Вопрос 6

Сила тока в первичной обмотке трансформатора составляет 15 кА, а напряжение на ее зажимах 11 кВ. Во вторичной обмотке трансформатора сила тока составляет 1500 А. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора, если его КПД равен 96 %.

Варианты ответов

1. 105,6 кВ

2. 105,6 В

3. 1056 кВ

4. 10,56 кВ

Вопрос 7

Устройство, служащее для преобразования силы и напряжения переменного тока при неизменной частоте.

Варианты ответов

1. трансформатор

2. генератор

3. лампочка

4. свеча Яблочкова

Вопрос 8

Повышающий трансформатор на электростанциях используется для

Варианты ответов

1. увеличения силы тока в ЛЭП

2. увеличения частоты передаваемого напряжения

3. уменьшения силы тока в ЛЭП

4. Трансформатор вообще не используется на электростанциях

5. увеличения напряжения в ЛЭП

Вопрос 9

Подпишите к каждому описанию элементы генератора.

Варианты ответов

1. С помощью него ток снимается или подводится к вращающимся частям.

2. Постоянный магнит или электромагнит, который создаёт магнитное поле

3. Подвижная часть индукционного генератора

4. Неподвижная часть индукционного генератора

5. Там индуцируется переменный ток

 

Источник:

1. Свободные электромагнитные колебания. Урок 10. Физика 11 класс ФГОС [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://videouroki.net/video/10-svobodnye-ehlektromagnitnye-kolebaniya.html– Видеоуроки– (Дата обращения: 04.04.2020).

2. Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс. Урок 9. Физика 11 класс ФГОС [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://videouroki.net/video/09-zatuhayushchie-i-vynuzhdennye-kolebaniya-rezonans.html– Видеоуроки– (Дата обращения: 04.04.2020).

3. Генератор переменного тока. Трансформатор. Урок 16. Физика 11 класс ФГОС [Электронный ресурс]. – https://videouroki.net/video/16-generator-peremennogo-toka-transformator.html– Видеоуроки– (Дата обращения: 04.04.2020).

 

 

Домашнее задание:

1. Изучить тему: " Свободные электромагнитные колебания. Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс." и составить по данной теме кроссворд из 10 слов с вопросами.

2.  Изучите тему: «Генератор переменного тока. Трансформатор»

и выполните тест письменно в тетради.

Срок выполнения: 24.04.2020

Адрес электронной почты, на который выслать выполненное задание: lenapersh78@mail.ru

 

Критерии оценивания:

Оценка «5» ставится за работу, выполненную без ошибок и недочетов или имеющую не более одного недочета. Оценка «4» ставится за работу, выполненную полностью, но при наличии в ней: а) не более одной негрубой ошибки и одного недочета, б) или не более двух недочетов. Оценка «3» ставится в том случае, если ученик правильно выполнил не менее половины работы или допустил: а) не более двух грубых ошибок, б) или не более одной грубой ошибки и одного недочета, в) или не более двух-трех негрубых ошибок, г) или одной негрубой ошибки и трех недочетов, д) или при отсутствии ошибок, но при наличии 4-5 недочетов. Оценка «2» ставится, когда число ошибок и недочетов превосходит норму, при которой может быть выставлена оценка «3», или если правильно выполнено менее половины работы.