Номер 5.171, страница 127 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 5. Электромагнитные колебания. Трансформатор. Передача электрической энергии - номер 5.171, страница 127.

Условие.

5.171. Напряжение на зажимах Рис. 5.36 вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка включена в цепь с напряжением 240 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора. Потерями энергии в обмотках можно пренебречь.

Решение.

Дано:

$U_2 = 60$ В

$I_2 = 40$ А

$U_1 = 240$ В

Все величины даны в единицах СИ.

Найти:

$I_1$ - ?

Решение:

Согласно условию задачи, потерями энергии в обмотках трансформатора можно пренебречь. Это означает, что трансформатор является идеальным, и его коэффициент полезного действия (КПД) равен 100%. В идеальном трансформаторе мощность, потребляемая первичной обмоткой от сети ($P_1$), равна мощности, отдаваемой вторичной обмоткой в нагрузку ($P_2$).

Мощность электрического тока вычисляется по формуле:

$P = U \cdot I$

где $\text{U}$ – напряжение, а $\text{I}$ – сила тока.

Следовательно, для первичной обмотки мощность равна:

$P_1 = U_1 \cdot I_1$

А для вторичной обмотки:

$P_2 = U_2 \cdot I_2$

Исходя из условия равенства мощностей ($P_1 = P_2$), мы можем записать:

$U_1 \cdot I_1 = U_2 \cdot I_2$

Из этого соотношения выразим искомую величину – силу тока в первичной обмотке ($I_1$):

$I_1 = \frac{U_2 \cdot I_2}{U_1}$

Теперь подставим числовые значения из условия задачи в полученную формулу:

$I_1 = \frac{60 \text{ В} \cdot 40 \text{ А}}{240 \text{ В}} = \frac{2400}{240} \text{ А} = 10 \text{ А}$

Ответ: сила тока в первичной обмотке трансформатора составляет 10 А.