Номер 4, страница 39 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Как определяется коэффициент трансформации?

Коэффициент трансформации, обозначаемый буквой $k$, является безразмерной величиной, которая показывает, во сколько раз трансформатор изменяет (повышает или понижает) переменное напряжение. Его можно определить несколькими способами.

1. По числу витков обмоток

Основное определение коэффициента трансформации — это отношение числа витков первичной обмотки ($w_1$) к числу витков вторичной обмотки ($w_2$).

$k = \frac{w_1}{w_2}$

Здесь $w_1$ — это число витков обмотки, к которой подводится электроэнергия (первичная обмотка), а $w_2$ — число витков обмотки, с которой снимается преобразованная энергия (вторичная обмотка).

2. По ЭДС и напряжениям

В идеальном трансформаторе, где отсутствуют потери энергии, коэффициент трансформации равен отношению электродвижущих сил (ЭДС), наводимых в обмотках:

$k = \frac{E_1}{E_2}$

На практике, в режиме холостого хода (когда к вторичной обмотке не подключена нагрузка), падение напряжения внутри обмоток пренебрежимо мало, и напряжения на зажимах ($U_1$ и $U_2$) практически равны соответствующим ЭДС. Поэтому коэффициент трансформации можно приближенно определить как отношение напряжений:

$k \approx \frac{U_1}{U_2}$

3. По токам в обмотках

Так как мощность идеального трансформатора на входе и выходе одинакова ($P_1 = P_2$, или $U_1 I_1 = U_2 I_2$), то отношение напряжений обратно пропорционально отношению токов. Следовательно, коэффициент трансформации равен обратному отношению токов в обмотках:

$k = \frac{I_2}{I_1}$

где $I_1$ — ток в первичной обмотке, а $I_2$ — ток во вторичной обмотке.

В зависимости от значения $k$ различают трансформаторы:

• Если $k > 1$ (то есть $w_1 > w_2$), трансформатор является понижающим.

• Если $k < 1$ (то есть $w_1 < w_2$), трансформатор является повышающим.

• Если $k = 1$ (то есть $w_1 = w_2$), трансформатор является разделительным и служит для гальванической развязки цепей, не изменяя напряжение.

Ответ: Коэффициент трансформации определяется как отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной ($k = w_1/w_2$). Также для идеального трансформатора или в режиме холостого хода его можно найти как отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках ($k \approx U_1/U_2$) или как обратное отношение токов в них ($k = I_2/I_1$).