Номер 1, страница 86 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 25. Использование электромагнитной индукции. Глава 3. Электромагнетизм - номер 1, страница 86.

В О П Р О С Ы

1. Какое электрическое устройство называют трансформатором?

Какое электрическое устройство называют трансформатором?

Трансформатором называют статическое (не имеющее движущихся частей) электромагнитное устройство, которое предназначено для преобразования системы переменного тока (напряжения, тока) в другую систему переменного тока, как правило, с другими значениями напряжения и тока, но с той же частотой.

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции и взаимной индукции. Простейший трансформатор состоит из двух (или более) индуктивно связанных обмоток (катушек из изолированного провода), которые намотаны на общий замкнутый сердечник (магнитопровод) из ферромагнитного материала.

• Первичная обмотка — это обмотка, к которой подводится электрическая энергия от источника переменного тока.
• Вторичная обмотка — это обмотка, от которой отводится преобразованная энергия к потребителю (нагрузке).

Когда по первичной обмотке протекает переменный ток, он создает в сердечнике переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки как первичной, так и вторичной обмоток, индуцирует в них электродвижущую силу (ЭДС). Поскольку обмотки неподвижны, а магнитный поток изменяется во времени, это явление называется электромагнитной индукцией.

Для идеального трансформатора (без потерь энергии) отношение напряжений на вторичной ($U_2$) и первичной ($U_1$) обмотках равно отношению числа витков в этих обмотках ($N_2$ и $N_1$). Это отношение называется коэффициентом трансформации ($k$): $$ k = \frac{U_2}{U_1} \approx \frac{E_2}{E_1} = \frac{N_2}{N_1} $$ где $E_1$ и $E_2$ – ЭДС в первичной и вторичной обмотках соответственно.

В зависимости от коэффициента трансформации различают:

• Понижающие трансформаторы: если $k < 1$ (число витков во вторичной обмотке меньше, чем в первичной, $N_2 < N_1$). Они понижают напряжение, но повышают силу тока.
• Повышающие трансформаторы: если $k > 1$ (число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной, $N_2 > N_1$). Они повышают напряжение, но понижают силу тока.

Трансформаторы являются ключевыми элементами в системах передачи и распределения электроэнергии, так как они позволяют эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния при высоком напряжении и низком токе (для минимизации потерь), а затем понижать напряжение до безопасных и удобных для использования значений у конечных потребителей.

Ответ: Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более индуктивно связанных обмоток на общем магнитопроводе и предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты на основе явления электромагнитной индукции.