Номер 3, страница 63, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Как определяется коэффициент трансформации?

3. Коэффициент трансформации – это безразмерная величина, являющаяся одной из основных характеристик трансформатора и показывающая, во сколько раз он изменяет (повышает или понижает) переменное напряжение.

Коэффициент трансформации, обозначаемый буквой k, определяется как отношение электродвижущей силы (ЭДС) $E_1$, индуцируемой в первичной обмотке, к ЭДС $E_2$, индуцируемой во вторичной обмотке.

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

Для идеального трансформатора (без потерь) ЭДС в каждой обмотке прямо пропорциональна числу витков в ней. Поэтому коэффициент трансформации также можно определить как отношение числа витков $w_1$ первичной обмотки к числу витков $w_2$ вторичной обмотки:

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

На практике, при работе трансформатора в режиме холостого хода (когда вторичная цепь разомкнута), падением напряжения внутри первичной обмотки можно пренебречь. В этом случае напряжение на зажимах первичной обмотки $U_1$ примерно равно ЭДС $E_1$, а напряжение на зажимах вторичной обмотки $U_2$ равно ЭДС $E_2$. Тогда коэффициент трансформации можно с достаточной точностью определить по отношению напряжений:

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

Для токов в идеальном трансформаторе соотношение обратное, так как мощности в первичной и вторичной обмотках равны ($P_1 = P_2$, или $U_1 I_1 = U_2 I_2$):

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

где $I_1$ и $I_2$ — токи в первичной и вторичной обмотках соответственно.

В зависимости от значения коэффициента трансформации различают:

• Понижающий трансформатор, у которого $k > 1$. Это означает, что $w_1 > w_2$ и $U_1 > U_2$. Напряжение понижается.

• Повышающий трансформатор, у которого $k < 1$. Это означает, что $w_1 < w_2$ и $U_1 < U_2$. Напряжение повышается.

Ответ: Коэффициент трансформации определяется как отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки ($k = w_1/w_2$) или, что практически то же самое, как отношение ЭДС в этих обмотках ($k = E_1/E_2$). В режиме холостого хода он приблизительно равен отношению напряжений на первичной и вторичной обмотках ($k \approx U_1/U_2$).