Номер 21.19, страница 107 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 21. Электромагнитная индукция. Производство и передача электроэнергии - номер 21.19, страница 107.

Условие.

21.19. Где и для чего используют трансформаторы?

Решение.

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Основной принцип его работы основан на явлении электромагнитной индукции. Трансформаторы используются повсеместно, где требуется изменять напряжение переменного тока, как для его повышения, так и для понижения.

Применение в энергетике (передача и распределение электроэнергии)

Это основная и самая масштабная область применения трансформаторов. На электростанциях с помощью повышающих трансформаторов напряжение увеличивают до сотен тысяч вольт. Это необходимо для передачи электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями. Потери мощности при передаче $P_{потерь}$ зависят от силы тока $\text{I}$ и сопротивления проводов $\text{R}$ как $P_{потерь} = I^2R$. Поскольку передаваемая мощность $\text{P}$ равна $\text{UI}$, повышение напряжения $\text{U}$ позволяет снизить силу тока $\text{I}$ и, следовательно, значительно уменьшить потери энергии. Вблизи потребителей (городов, заводов, домов) на подстанциях устанавливают понижающие трансформаторы, которые снижают высокое напряжение до стандартных и безопасных значений (например, 380 В или 220 В).

Применение в технике и быту

Блоки питания: Практически все электронные устройства, работающие от сети (компьютеры, телевизоры, зарядные устройства для телефонов), содержат небольшие трансформаторы. Они понижают сетевое напряжение до низких значений (например, 5 В, 12 В), необходимых для работы электронных схем.

Сварочное оборудование: В сварочных аппаратах используются специальные трансформаторы, которые понижают напряжение до нескольких десятков вольт, но при этом обеспечивают очень большой ток (сотни ампер), необходимый для создания сварочной дуги и плавления металла.

Измерительная техника: В высоковольтных сетях для измерения больших токов и напряжений применяют измерительные трансформаторы тока и напряжения. Они понижают эти величины до безопасных значений, которые могут быть измерены стандартными приборами, не подвергая опасности персонал.

Гальваническая развязка: Трансформатор электрически изолирует первичную цепь (вход) от вторичной (выход). Это свойство используется для обеспечения электробезопасности, защищая человека и оборудование от поражения электрическим током и от помех в сети.

Аудиотехника: В усилителях и акустических системах трансформаторы применяются для согласования сопротивлений (импедансов) различных каскадов, что позволяет передавать звуковой сигнал с максимальной мощностью и минимальными искажениями.

Ответ: Трансформаторы используют для изменения (повышения или понижения) напряжения переменного тока. Главные области применения: 1) в энергетике — для передачи электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями (повышающие трансформаторы) и для последующего понижения напряжения до бытового уровня у потребителей (понижающие трансформаторы); 2) в бытовой и промышленной технике — в блоках питания, сварочных аппаратах, измерительных приборах, а также для обеспечения электробезопасности (гальваническая развязка) и в аудиоаппаратуре.