Номер 2, страница 137 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 25. Трансформатор. Вопросы - номер 2, страница 137.

Условие.

2. Как устроен простейший трансформатор?

Решение.

Решение

Простейший трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты, без прямого электрического соединения между цепями. Его работа основана на явлении электромагнитной индукции.

Конструктивно простейший трансформатор состоит из следующих основных частей:
1. Магнитопровод (сердечник). Он представляет собой замкнутую конструкцию (например, в форме рамы) из ферромагнитного материала, такого как электротехническая сталь. Сердечник служит для концентрации магнитного поля и усиления индуктивной связи между обмотками. Чтобы уменьшить потери энергии, вызываемые вихревыми токами (токами Фуко), сердечник изготавливают не сплошным, а шихтованным — собранным из тонких, изолированных друг от друга лаком или окалиной, стальных пластин.
2. Первичная обмотка. Это катушка, состоящая из $N_1$ витков изолированного медного провода, намотанная на сердечник. Она подключается к источнику переменного напряжения $U_1$.
3. Вторичная обмотка. Это вторая катушка с числом витков $N_2$, также намотанная на тот же сердечник, но электрически изолированная от первичной обмотки. К ее выводам подключается нагрузка, и с нее снимается преобразованное напряжение $U_2$.

Принцип действия трансформатора следующий: при подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения в ней протекает переменный ток, который создает в сердечнике переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, проходя по замкнутому магнитопроводу, пронизывает витки обеих обмоток и, согласно закону электромагнитной индукции, индуцирует в них электродвижущую силу (ЭДС). Во вторичной обмотке возникает ЭДС индукции, которая и создает выходное напряжение $U_2$.

Отношение напряжений на обмотках в режиме холостого хода (когда вторичная обмотка разомкнута) приблизительно равно отношению числа витков в них. Это отношение называется коэффициентом трансформации $\text{k}$:$ k = \frac{U_1}{U_2} \approx \frac{N_1}{N_2} $Если $k > 1$ (то есть $N_1 > N_2$), трансформатор является понижающим.Если $k < 1$ (то есть $N_1 < N_2$), трансформатор является повышающим.

Ответ: Простейший трансформатор устроен следующим образом: он состоит из замкнутого сердечника (магнитопровода), сделанного из ферромагнитного материала, и двух (или более) катушек с проводом — обмоток, намотанных на этот сердечник. Обмотка, подключаемая к источнику энергии, называется первичной, а обмотка, к которой подключается нагрузка — вторичной. Обмотки электрически изолированы друг от друга.