Номер 696, страница 106 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Получение и передача переменного тока. Трансформатор - номер 696, страница 106.

Условие.

696. Желая повысить напряжение батарейки от карманного фонарика, ученик соединил проводами полюсы батарейки с зажимами повышающего трансформатора. Удачной ли была попытка ученика? Дайте пояснение.

Решение.

Попытка ученика была неудачной. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Для того чтобы во вторичной обмотке трансформатора возникла электродвижущая сила (ЭДС), необходимо, чтобы пронизывающий ее магнитный поток непрерывно изменялся. Это достигается путем подачи на первичную обмотку переменного напряжения, которое создает в ней переменный ток, а тот, в свою очередь, — переменный во времени магнитный поток в общем для обеих обмоток сердечнике.

Батарейка от карманного фонарика является источником постоянного напряжения и, следовательно, создает в первичной обмотке трансформатора постоянный ток (после короткого переходного процесса при подключении). Этот постоянный ток создает в сердечнике постоянный, не изменяющийся во времени магнитный поток. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, индуцируемая ЭДС ($ \mathcal{E} $) пропорциональна скорости изменения магнитного потока ($ \frac{d\Phi}{dt} $): $ \mathcal{E} = - \frac{d\Phi}{dt} $. Поскольку для постоянного тока магнитный поток $ \Phi $ постоянен, его производная по времени равна нулю ($ \frac{d\Phi}{dt} = 0 $). Следовательно, ЭДС во вторичной обмотке не будет индуцироваться, и напряжение на выходе трансформатора будет равно нулю.

Таким образом, для преобразования постоянного напряжения батарейки требуются другие устройства, например, инверторы, которые сначала преобразуют постоянный ток в переменный, а уже затем этот переменный ток можно подавать на трансформатор для повышения напряжения.

Ответ: Попытка ученика была неудачной. Трансформатор предназначен для преобразования только переменного напряжения (и тока), в то время как батарейка является источником постоянного напряжения. Постоянный ток не создает переменного магнитного поля, необходимого для возникновения электромагнитной индукции во вторичной обмотке трансформатора.