Номер 5, страница 208 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 37. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние - номер 5, страница 208.

Условие.

5. В каком случае трансформатор повышает напряжение?

Решение.

Трансформатор повышает напряжение, когда он работает в режиме повышающего трансформатора. Рассмотрим, при каком условии это происходит.

Решение

Трансформатор — это устройство для преобразования переменного напряжения, работа которого основана на явлении электромагнитной индукции. Он состоит из двух (или более) катушек (обмоток), индуктивно связанных между собой, как правило, с помощью общего магнитопровода (сердечника). Обмотка, подключенная к источнику переменного тока, называется первичной, а обмотка, к которой подключается нагрузка, — вторичной.

Для идеального трансформатора (то есть трансформатора, в котором отсутствуют потери энергии) справедливо соотношение, связывающее напряжения на обмотках с количеством витков в них:

$ \frac{U_2}{U_1} = \frac{N_2}{N_1} = k $

где:
$ U_1 $ — напряжение на первичной обмотке (входное);
$ U_2 $ — напряжение на вторичной обмотке (выходное);
$ N_1 $ — число витков в первичной обмотке;
$ N_2 $ — число витков во вторичной обмотке;
$ k $ — коэффициент трансформации.

Трансформатор повышает напряжение, если напряжение на вторичной обмотке $ U_2 $ больше напряжения на первичной обмотке $ U_1 $. Математически это условие записывается как $ U_2 > U_1 $.

Исходя из формулы трансформатора, чтобы выполнялось неравенство $ U_2 > U_1 $, необходимо, чтобы отношение $ \frac{N_2}{N_1} $ было больше единицы:

$ \frac{U_2}{U_1} > 1 \implies \frac{N_2}{N_1} > 1 $

А это, в свою очередь, означает, что число витков во вторичной обмотке должно быть больше числа витков в первичной:

$ N_2 > N_1 $

Трансформатор, у которого $ N_2 > N_1 $, называется повышающим. Его коэффициент трансформации $ k > 1 $.

Ответ: Трансформатор повышает напряжение в том случае, если число витков в его вторичной обмотке больше, чем число витков в первичной обмотке ($ N_2 > N_1 $).