Номер 4, страница 195 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

4. В каких целях используется трансформатор?

4. В каких целях используется трансформатор?

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения с сохранением частоты. Основная цель его использования — эффективное изменение уровня напряжения.

Основные цели и области применения трансформаторов:

1. Передача и распределение электроэнергии. Это одно из важнейших применений. Электроэнергия вырабатывается на электростанциях при относительно невысоких напряжениях. Для передачи на большие расстояния напряжение повышают с помощью повышающих трансформаторов до сотен киловольт. Это позволяет значительно уменьшить силу тока (при той же передаваемой мощности $P = U \cdot I$) и, следовательно, сократить потери мощности на нагрев проводов, которые пропорциональны квадрату тока ($P_{потерь} = I^2R$). Вблизи потребителей (городов, заводов, домов) напряжение последовательно понижается с помощью понижающих трансформаторов до безопасных и стандартных значений (например, 380 В или 220 В).

2. Бытовая и промышленная электроника. Множество электронных устройств (компьютеры, телевизоры, зарядные устройства для телефонов) требуют для своей работы низких напряжений постоянного тока (например, 5 В, 12 В, 19 В). В их блоках питания используются небольшие понижающие трансформаторы, которые преобразуют сетевое напряжение 220 В в требуемое низкое переменное напряжение, которое затем выпрямляется и стабилизируется.

3. Гальваническая развязка. Трансформатор обеспечивает электрическую изоляцию между первичной и вторичной цепями, так как они связаны только общим магнитным полем, а не прямым электрическим контактом. Это используется в целях безопасности для защиты людей от поражения электрическим током, а также для защиты чувствительного оборудования от помех и скачков напряжения в питающей сети.

4. Измерительная техника. Специальные измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения применяются в высоковольтных сетях. Они понижают ток и напряжение до безопасных значений, которые можно измерить стандартными приборами (амперметрами, вольтметрами), а также подать на входы устройств релейной защиты и автоматики.

5. Сварочная техника. Для электродуговой сварки требуется очень большой ток (сотни ампер) при низком напряжении. Сварочные трансформаторы — это понижающие трансформаторы, специально сконструированные для обеспечения таких режимов работы.

6. Согласование сопротивлений (импедансов). В радиотехнике и звуковой аппаратуре трансформаторы используются для согласования выходного сопротивления одного устройства (например, усилителя) с входным сопротивлением другого (например, динамика). Это обеспечивает максимальную передачу мощности между каскадами.

Ответ: Трансформаторы используются для повышения или понижения напряжения переменного тока с целью эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния, для питания электронных устройств, для обеспечения гальванической развязки и безопасности, в измерительной и сварочной технике, а также для согласования импедансов в аудио- и радиоаппаратуре.