Номер 5.175, страница 128 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 5. Электромагнитные колебания. Трансформатор. Передача электрической энергии - номер 5.175, страница 128.

Условие.

5.175. Первичная обмотка понижающего трансформатора с коэффициентом трансформации $0,125$ включена в сеть с напряжением $200 \text{ В}$. Сопротивление вторичной обмотки трансформатора $2 \text{ Ом}$, сила тока в ней $3 \text{ А}$. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке пренебречь.

Решение.

Дано:

Коэффициент трансформации, $k = 0,125$

Напряжение в первичной обмотке, $U_1 = 200 \text{ В}$

Сопротивление вторичной обмотки, $R_2 = 2 \text{ Ом}$

Сила тока во вторичной обмотке, $I_2 = 3 \text{ А}$

Все данные предоставлены в системе СИ.

Найти:

Напряжение на зажимах вторичной обмотки, $U_{2,term}$

Решение:

Коэффициент трансформации $\text{k}$ связывает ЭДС в первичной ($E_1$) и вторичной ($E_2$) обмотках:

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

Поскольку потерями в первичной обмотке пренебрегают, можно считать, что ЭДС в первичной обмотке равна напряжению в сети:

$E_1 \approx U_1 = 200 \text{ В}$

Отсюда можно найти ЭДС, индуцируемую во вторичной обмотке:

$E_2 = k \cdot E_1 = 0,125 \cdot 200 \text{ В} = 25 \text{ В}$

Напряжение на зажимах (клеммах) вторичной обмотки $U_{2,term}$ меньше ЭДС $E_2$ на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении самой обмотки $R_2$. Это падение напряжения $\Delta U_2$ определяется по закону Ома:

$\Delta U_2 = I_2 \cdot R_2$

Подставим известные значения:

$\Delta U_2 = 3 \text{ А} \cdot 2 \text{ Ом} = 6 \text{ В}$

Таким образом, напряжение на зажимах вторичной обмотки равно:

$U_{2,term} = E_2 - \Delta U_2$

$U_{2,term} = 25 \text{ В} - 6 \text{ В} = 19 \text{ В}$

Ответ: напряжение на зажимах вторичной обмотки составляет $19 \text{ В}$.