ГРУППА 205.  ФИЗИКА. «РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ТРАНСФОРМАТОРЫ»

. Задача №1

Определите напряжение на концах первичной обмотки трансформатора, имеющей N₁=2000 витков, если напряжение на концах вторичной обмотки, содержащей N₂=5000 витков, равно 50 В. Активными сопротивлениями обмоток трансформатора можно пренебречь.

Решение

Применим формулу для коэффициента трансформации:

k=N₁/N₂=U₁/U₂

Из данной формулы следует, что:

U₁=U₂⋅N₁ /N₂

Подставим значения и вычислим:

U1=50⋅2000 /5000=20 В

Ответ: 20 В.

Задача  №2

Первичная обмотка трансформатора находится под напряжением 220 В, по ней проходит ток 0,5 А. На вторичной обмотке напряжение составляет 9,5 В, а сила тока равна 11 А. Определите коэффициент полезного действия трансформатора.

Решение

Формула для коэффициента полезного действия трансформатора:

η=P₂/ P₁⋅100%

Здесь P=UI –  мощность тока в обмотке.

Возьмем данные из условия и применим указанную формулу:

η=U₂ I ₂ / U ₁I₁⋅100%     η=9,5⋅11 /220⋅0,5⋅100%=95%

Ответ: 95%

Задача  №3

Напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора 220 В, мощность 44 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если отношения числа витков обмоток равно 5. Потерями энергии можно пренебречь

Решение

Напряжение на вторичной обмотке будет равно:

U₂=U ₁k      U2=2205=44 В

Если считать, что потерь энергии нет, то мощность во вторичной обмотке будет такая же, как и в первичной:

I₂ = P₂ /U₂=44 Вт/44 В=1 А

Ответ: 1А

При решении задач не забывайте проверять размерности величин!

Задача №4

Понижающий трансформатор включен в сеть с напряжением 1000 В и потребляет от сети мощность, равную 400 Вт. Каков КПД трансформатора, если во вторичной обмотке течет ток 3,8 А, а коэффициент трансформации равен 10?

Решение

Сначала определим напряжение на вторичной обмотке трансформатора:

U₂ =U_1/ / k=1000/10=100 В

Запишем формулу для КПД трансформатора и рассчитаем:

η=P₂ /P₁⋅100%= U₂ I₂/P₁⋅100%   η=100⋅3,8400⋅100%=95%

Ответ: 95%

Вопросы на тему «Трансформаторы»

Вопрос 1. Что такое трансформатор?

Вопрос 2. Где используются трансформаторы?.

Вопрос 3. Какие бывают трансформаторы?

Ответ. Трансформаторы делятся на:

• силовые;
• сварочные;
• измерительные;
• импульсные;
• разделительные;
• согласующие и т.д.

Помимо этого трансформаторы разделяют по числу фаз: однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные.

Вопрос 4. Из чего состоит простейший трансформатор?

Вопрос 5. Когда изобрели трансформатор?

Ответ.  Прообразом трансформатора считается индукционная _{катушка француза Г. Румкорфа, представленная в 1848-м. В 1876 году} русский электротехник П. Н. Яблочков запатентовал трансформатор переменного тока с разомкнутым сердечником. Затем английские братья Гопкинсон, а также румыны К. Циперановский и О. Блати доработали устройство, добавив  замкнутый магнитопровод. В таком виде конструкция трансформатора остается актуальной и по сей день.

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем.

 

Решите самостоятельно:

 

1 На сколько больше должно быть число витков во вторичной обмотке трансформатора  с коэффициентом трансформации, равном 4, если число витков в первичной обмотке равно 1000?

 

2.Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть переменного тока с напряжением U_{1 =}  220 B.  Напряжение на зажимах вторичной обмотки, сопротивление которой R₂ =1 Ом,   U₂ = 20 B. Сила тока во вторичной обмотке 2 А. Определите КПД трансформатора и коэффициент трпнсформации.