Номер 1815, страница 214 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. 64. Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция. Переменный ток. Передача электрической энергии. Трансформатор - номер 1815, страница 214.

Решение.

Решение

Сердечник трансформатора изготавливают из набора тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали для уменьшения потерь энергии, вызванных так называемыми вихревыми токами (или токами Фуко).

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток, протекающий в первичной обмотке, создает в сердечнике переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле, в свою очередь, пронизывает витки вторичной обмотки, индуцируя в ней электродвижущую силу (ЭДС).

Однако переменное магнитное поле пронизывает не только обмотки, но и сам массивный металлический сердечник. Поскольку сердечник является проводником, в нем под действием переменного магнитного потока также возникают индукционные токи. Эти токи замыкаются в замкнутые контуры внутри сердечника и называются вихревыми токами.

Если бы сердечник был изготовлен из сплошного куска железа, он имел бы очень малое электрическое сопротивление. В этом случае вихревые токи достигали бы большой величины. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты, выделяемое током в проводнике, пропорционально квадрату силы тока ($Q = I^2Rt$). Большие вихревые токи приводили бы к значительному нагреву сердечника, что является бесполезной потерей энергии и снижает коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора.

Чтобы бороться с этим явлением, сердечник собирают из тонких листов (пластин) электротехнической стали. Эти листы изолированы друг от друга тонким слоем лака, оксидной пленки или другого диэлектрика. Такая слоистая структура (шихтовка) значительно увеличивает электрическое сопротивление в направлении, перпендикулярном магнитному потоку, то есть по пути протекания вихревых токов. Большие контуры для вихревых токов разбиваются на множество маленьких, ограниченных толщиной одного листа. В результате общая величина вихревых токов резко уменьшается, а следовательно, и потери энергии на нагрев сердечника сводятся к минимуму. Это позволяет существенно повысить КПД трансформатора.

Ответ: Сердечник трансформатора делают из набора тонких, изолированных друг от друга листов для того, чтобы уменьшить вихревые токи (токи Фуко), возникающие в сердечнике из-за переменного магнитного поля. Такая конструкция значительно увеличивает сопротивление на пути этих токов, что минимизирует потери энергии на нагрев сердечника и повышает КПД трансформатора.