Ответьте на вопросы, страница 56 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Будут ли выполняться соотношения (3) и (6) для максимальных значений ЭДС и напряжений?

2. Можно ли повышающий трансформатор использовать в качестве понижающего и наоборот?

1. Будут ли выполняться соотношения (3) и (6) для максимальных значений ЭДС и напряжений?

Да, будут. Соотношения для напряжений, ЭДС и токов в трансформаторе остаются справедливыми как для действующих (среднеквадратичных), так и для максимальных (амплитудных) значений. Это связано с тем, что для синусоидального переменного тока действующее и максимальное значения связаны постоянным коэффициентом $\sqrt{2}$.

Предположим, что соотношение (3) — это коэффициент трансформации для действующих напряжений: $$ k = \frac{U_2}{U_1} $$ Где $U_1$ и $U_2$ — действующие напряжения на первичной и вторичной обмотках. Связь между действующим ($\text{U}$) и максимальным ($U_m$) значением напряжения выражается как $U = \frac{U_m}{\sqrt{2}}$. Подставив это в формулу для коэффициента трансформации, получим: $$ k = \frac{U_{m2} / \sqrt{2}}{U_{m1} / \sqrt{2}} = \frac{U_{m2}}{U_{m1}} $$ Таким образом, соотношение для максимальных значений напряжений идентично соотношению для действующих значений. Аналогичное рассуждение справедливо и для ЭДС.

Предположим, что соотношение (6) — это соотношение токов в идеальном трансформаторе: $$ \frac{I_2}{I_1} = \frac{N_1}{N_2} = \frac{1}{k} $$ Где $I_1$ и $I_2$ — действующие значения тока. Связь между действующим ($\text{I}$) и максимальным ($I_m$) значением тока также $I = \frac{I_m}{\sqrt{2}}$. Подставляя в соотношение токов, получаем: $$ \frac{I_{m2} / \sqrt{2}}{I_{m1} / \sqrt{2}} = \frac{I_{m2}}{I_{m1}} $$ Следовательно, соотношение $\frac{I_{m2}}{I_{m1}} = \frac{1}{k}$ также выполняется.

Ответ: Да, соотношения (3) и (6) будут выполняться и для максимальных (амплитудных) значений ЭДС, напряжений и токов, поскольку переход от действующих значений к максимальным осуществляется через постоянный коэффициент $\sqrt{2}$, который сокращается при вычислении отношения.

2. Можно ли повышающий трансформатор использовать в качестве понижающего и наоборот?

Да, можно, поскольку трансформатор является обратимым электромагнитным устройством. Его функция (повышение или понижение напряжения) определяется не его неизменной конструкцией, а способом подключения: к какой обмотке подключен источник, а к какой — нагрузка.

Если взять повышающий трансформатор (у которого число витков вторичной обмотки больше, чем первичной, $N_2 > N_1$) и подключить источник питания к его вторичной обмотке (с $N_2$ витками), а нагрузку — к первичной (с $N_1$ витками), то он будет работать как понижающий. Аналогично, понижающий трансформатор ($N_1 > N_2$) при обратном включении станет повышающим.

Однако, несмотря на теоретическую обратимость, на практике существуют важные ограничения. Обмотки трансформатора конструируются под определённые электрические параметры. Во-первых, изоляция обмоток: обмотка, рассчитанная на высокое напряжение, имеет усиленную изоляцию. Нельзя подавать на обмотку напряжение, превышающее номинальное для её изоляции. Во-вторых, сечение провода: обмотка низкого напряжения рассчитана на больший ток (при той же мощности), поэтому её провод имеет большее сечение. Превышение номинального тока приведёт к перегреву и сгоранию обмотки.

Таким образом, "обратное" использование трансформатора возможно только при условии, что напряжение и ток на каждой из обмоток не будут превышать их паспортных (номинальных) значений.

Ответ: Да, это возможно, так как трансформатор является обратимым устройством. Повышающий трансформатор будет работать как понижающий, если поменять местами подключение источника и нагрузки, и наоборот. Однако необходимо строго соблюдать номинальные параметры по напряжению и току для каждой обмотки, чтобы не повредить трансформатор.