Номер 62.6, страница 218 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 62. Переменный ток. Трансформаторы. Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления - номер 62.6, страница 218.

62.6 [н] Одинаковы ли магнитные потоки, пронизывающие один виток первичной и вторичной обмоток трансформатора (рис. VIII-29)?

$U_1$

$U_2$

$N_1$

$N_2$

Нагрузка

Рис. VIII-29

Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток, протекающий по первичной обмотке с числом витков $N_1$, создает в сердечнике переменный магнитный поток. Сердечник из ферромагнитного материала (например, трансформаторной стали) предназначен для того, чтобы сконцентрировать и направить практически весь этот магнитный поток так, чтобы он пронизывал и витки вторичной обмотки с числом витков $N_2$.

В модели идеального трансформатора предполагается, что потерь магнитного потока нет, то есть отсутствует так называемое магнитное рассеяние. Это означает, что один и тот же магнитный поток $\Phi$ пронизывает каждый виток как первичной, так и вторичной обмотки. Именно на этом допущении основан вывод основной формулы трансформатора. ЭДС индукции в каждой из обмоток пропорциональна скорости изменения полного магнитного потока (потокосцепления), который для первичной обмотки равен $\Psi_1 = N_1 \Phi$, а для вторичной — $\Psi_2 = N_2 \Phi$. Так как скорость изменения магнитного потока $\frac{d\Phi}{dt}$ в обеих формулах одинакова, отношение ЭДС (и напряжений в идеальном случае) равно отношению числа витков: $\frac{U_2}{U_1} \approx \frac{\mathcal{E}_2}{\mathcal{E}_1} = \frac{N_2}{N_1}$. Это равенство справедливо только при условии, что поток $\Phi$ через один виток одинаков для обеих катушек.

В реальном трансформаторе всегда существует незначительное рассеяние магнитного потока. Это означает, что небольшая часть силовых линий магнитного поля, созданного первичной обмоткой, замыкается не через сердечник, а через окружающее пространство, не достигая вторичной обмотки. Вследствие этого магнитный поток, пронизывающий один виток вторичной обмотки, будет немного меньше, чем магнитный поток, пронизывающий один виток первичной. Однако в современных трансформаторах с замкнутым сердечником потери на рассеяние очень малы (обычно не более 1–2%), поэтому для большинства расчетов и в рамках учебной задачи можно считать, что магнитные потоки в одном витке обеих обмоток одинаковы.

Ответ: В идеальном трансформаторе магнитные потоки, пронизывающие один виток первичной и вторичной обмоток, одинаковы. В реальном трансформаторе поток в витке вторичной обмотки незначительно меньше из-за явления рассеяния магнитного потока.