Номер 2, страница 208 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 37. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние - номер 2, страница 208.

Условие.

2. Какое явление лежит в основе работы трансформатора?

Решение.

1. Для чего служит трансформатор?

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Основная функция трансформатора заключается в повышении (повышающий трансформатор) или понижении (понижающий трансформатор) напряжения.

Главное применение трансформаторов — в системах передачи и распределения электроэнергии. На электростанциях вырабатывается ток относительно невысокого напряжения, которое затем при помощи повышающих трансформаторов увеличивается до сотен тысяч вольт. Передача электроэнергии на большие расстояния при высоком напряжении позволяет значительно снизить потери мощности в проводах, так как при той же передаваемой мощности сила тока оказывается меньше (потери мощности пропорциональны квадрату силы тока: $P_{потерь} = I^2 \cdot R$).

В местах потребления электроэнергии (города, заводы) напряжение с помощью ряда понижающих трансформаторов на подстанциях снижается до стандартных и безопасных для потребителей значений (например, 220 В или 380 В).

Кроме того, трансформаторы широко используются в блоках питания радиоэлектронной аппаратуры, в сварочных аппаратах, измерительных приборах, а также для гальванической развязки (электрической изоляции) различных участков электрической цепи.

Ответ: Трансформатор служит для изменения (повышения или понижения) напряжения переменного тока, что необходимо для эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния и для ее безопасного использования в различных электрических приборах и установках.

2. Какое явление лежит в основе работы трансформатора?

В основе работы любого трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Это явление заключается в возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Трансформатор состоит как минимум из двух обмоток (катушек с проводом), намотанных на общий замкнутый сердечник (магнитопровод) из ферромагнитного материала. Одна обмотка, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Протекающий по ней переменный ток создает в сердечнике переменный магнитный поток.

Этот переменный магнитный поток, замыкаясь по сердечнику, пронизывает витки обеих обмоток (первичной и вторичной). Согласно закону электромагнитной индукции, переменный магнитный поток индуцирует ЭДС в каждой из обмоток. Во вторичной обмотке возникает ЭДС индукции, которая, если цепь замкнута, создает в ней индукционный ток. Таким образом, электрическая энергия передается из первичной цепи во вторичную без прямого электрического контакта, посредством магнитного поля.

Для идеального трансформатора (без потерь энергии) отношение напряжений на обмотках равно отношению числа витков в них:

$\frac{U_2}{U_1} = \frac{\mathcal{E}_2}{\mathcal{E}_1} = \frac{N_2}{N_1} = k$

где $U_1$ и $U_2$ — напряжения на первичной и вторичной обмотках, $\mathcal{E}_1$ и $\mathcal{E}_2$ — ЭДС в обмотках, $N_1$ и $N_2$ — число витков в них, а $\text{k}$ — коэффициент трансформации.

Ответ: В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции.