Номер 698, страница 106 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Получение и передача переменного тока. Трансформатор - номер 698, страница 106.

Условие.

698. Можно ли повышающий трансформатор с напряжением 10–50 В применить как понижающий трансформатор с напряжением 50–10 В, используя вторичную обмотку как первичную?

Решение.

Да, повышающий трансформатор можно использовать как понижающий, если поменять местами входную (первичную) и выходную (вторичную) обмотки. Принцип действия трансформатора, основанный на явлении электромагнитной индукции, является обратимым.

Коэффициент трансформации $k$ для идеального трансформатора определяется соотношением напряжений на обмотках и соотношением числа витков в них:

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

Для данного повышающего трансформатора, преобразующего 10 В в 50 В, коэффициент трансформации равен:

$ k = \frac{50 \text{ В}}{10 \text{ В}} = 5 $

Это значит, что число витков во вторичной обмотке $N_2$ в 5 раз больше, чем в первичной $N_1$.

Если использовать этот трансформатор в обратном направлении, то обмотка с числом витков $N_2$ становится первичной, и на нее подается напряжение $U'_1 = 50$ В. Обмотка с числом витков $N_1$ становится вторичной. Новый коэффициент трансформации $k'$ будет обратным исходному:

$ k' = \frac{N_1}{N_2} = \frac{1}{5} $

Напряжение на новой вторичной обмотке $U'_2$ составит:

$ U'_2 = k' \cdot U'_1 = \frac{1}{5} \cdot 50 \text{ В} = 10 \text{ В} $

Таким образом, трансформатор будет работать как понижающий с напряжением 50—10 В.

С точки зрения конструкции это также возможно. Мощность трансформатора $P$ примерно одинакова на входе и выходе: $P \approx U_1 I_1 \approx U_2 I_2$. В исходном повышающем режиме первичная обмотка (10 В) рассчитана на больший ток $I_1$, а вторичная (50 В) — на меньший ток $I_2$. Поэтому провод первичной обмотки толще. При обратном включении (50 В → 10 В) через высоковольтную обмотку (теперь первичную) будет течь малый ток, а низковольтная обмотка (теперь вторичная) будет отдавать большой ток, что полностью соответствует их конструктивным особенностям.

Ответ: Да, можно. Принцип обратимости трансформатора позволяет использовать повышающий трансформатор 10—50 В в качестве понижающего 50—10 В, если подать входное напряжение на его вторичную обмотку, а выходное снимать с первичной. Конструкция обмоток (сечение проводов) также рассчитана на соответствующие токи и напряжения в таком режиме работы.