Номер 3, страница 137 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 25. Трансформатор. Вопросы - номер 3, страница 137.

Условие.

3. Для чего предназначены трансформаторы?

Решение.

3. Трансформаторы — это статические (не имеющие движущихся частей) электромагнитные устройства, которые предназначены для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при сохранении той же частоты. Их работа основана на явлении электромагнитной индукции. Преобразование напряжения является ключевым процессом в современной электроэнергетике и электронике.

Основные цели использования трансформаторов:

1. Передача электроэнергии на большие расстояния. На электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы, которые увеличивают напряжение, вырабатываемое генераторами, до очень высоких значений (сотни киловольт). Передаваемая мощность определяется формулой $P = U \cdot I$. При увеличении напряжения $\text{U}$ для передачи той же мощности $\text{P}$ требуется меньшая сила тока $\text{I}$. Это крайне важно, так как тепловые потери в линиях электропередачи пропорциональны квадрату силы тока ($P_{потерь} = I^2 \cdot R$). Таким образом, высокое напряжение позволяет значительно снизить потери энергии при её транспортировке.

2. Распределение электроэнергии потребителям. Перед тем как электроэнергия попадет в дома или на предприятия, ее высокое напряжение необходимо понизить до безопасных и стандартных рабочих значений. Для этой цели на подстанциях и в распределительных щитах устанавливают понижающие трансформаторы. Они поэтапно снижают напряжение до значений промышленной (например, 380 В) или бытовой (220 В) сети.

3. Применение в бытовых и промышленных приборах. Множество электронных устройств (компьютеры, телевизоры, зарядные устройства для телефонов) требуют для своей работы низкого напряжения постоянного тока. В их блоках питания трансформаторы понижают сетевое напряжение 220 В до необходимых низких значений (например, 5 В, 12 В), после чего переменный ток выпрямляется.

4. Специальные применения.
• Сварочные трансформаторы создают очень большой ток при низком напряжении, необходимый для электросварки.
• Измерительные трансформаторы (тока и напряжения) позволяют безопасно подключать измерительные приборы к высоковольтным цепям.
• Трансформаторы для гальванической развязки обеспечивают передачу энергии между цепями без прямого электрического контакта, что повышает безопасность и защищает оборудование от помех.

Ответ: Трансформаторы предназначены для преобразования (повышения или понижения) напряжения переменного тока. Их основная задача — обеспечение эффективной и экономичной передачи электроэнергии на большие расстояния путем повышения напряжения, а также безопасное распределение и использование электроэнергии путем понижения напряжения до требуемых уровней для промышленных и бытовых потребителей.