Номер 3, страница 58 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. Как происходит передача энергии от источника в цепи первичной обмотки трансформатора к нагрузке в его вторичной обмотке?

Решение

Передача энергии в трансформаторе от источника, подключенного к первичной обмотке, к нагрузке, подключенной ко вторичной, происходит в несколько этапов на основе явления электромагнитной индукции:

1. К первичной обмотке трансформатора подключается источник переменного напряжения. Под действием этого напряжения в цепи первичной обмотки возникает переменный электрический ток.

2. Согласно закону Ампера, электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Поскольку ток в первичной обмотке переменный (постоянно меняет свое значение и направление), создаваемое им магнитное поле также является переменным.

3. Это переменное магнитное поле концентрируется и направляется по замкнутому пути внутри сердечника трансформатора, который обычно изготавливается из ферромагнитного материала (например, электротехнической стали). Сердечник устроен так, чтобы практически весь магнитный поток, созданный первичной обмоткой, пронизывал витки вторичной обмотки.

4. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, любое изменение магнитного потока, проходящего через замкнутый проводящий контур, приводит к возникновению в этом контуре электродвижущей силы (ЭДС). Так как переменный магнитный поток от первичной обмотки пронизывает витки вторичной обмотки, в ней индуцируется переменная ЭДС. Величина этой ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока и числу витков в обмотке: $ \mathcal{E} = -N \frac{d\Phi_B}{dt} $.

5. Если вторичная обмотка замкнута на какую-либо нагрузку (например, лампочку, резистор или другое устройство), то под действием индуцированной ЭДС в цепи вторичной обмотки потечет переменный электрический ток. Этот ток совершает работу в нагрузке, то есть передает ей энергию.

Таким образом, энергия от источника в первичной цепи не передается во вторичную напрямую. Она преобразуется: сначала энергия электрического тока в первичной обмотке переходит в энергию переменного магнитного поля в сердечнике, а затем эта энергия магнитного поля снова преобразуется в энергию электрического тока во вторичной обмотке, питая нагрузку.

Ответ: Передача энергии от источника в цепи первичной обмотки трансформатора к нагрузке в его вторичной обмотке происходит бесконтактно через переменное магнитное поле. Переменный ток в первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике, который, в свою очередь, индуцирует переменную ЭДС и ток во вторичной обмотке в соответствии с законом электромагнитной индукции.