Загальна інформація
Застосування
Трансформаторна підстанція
Трансформатор - це електронний елемент, здатний перетворювати змінну напругу. За його допомогою напругу можна перетворити на вищу або нижчу. Трансформатор здебільшого складається з двох котушок, намотаних на залізному осердю. Трансформатори трапляються переважно в системах електропостачання, а також у багатьох технічних пристроях - наприклад, у блоках живлення, потрібних для заряджання смартфонів і ноутбуків.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Потрібні базові знання про прості електричні кола та про магнетизм (сили між магнітами, магнітні полюси, магнітні поля тощо).
Принцип
Поки первинною котушкою тече змінний струм, вона створює змінне магнітне поле, яке охоплює і вторинну котушку - кільцевий жолоб. Тому в кільцевому жолобі індукується змінний струм, який своєю чергою створює змінне магнітне поле, напрямлене проти змінного поля первинної котушки.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, як діють сили між первинною і вторинною котушками трансформатора.
Завдання
Треба продемонструвати, що первинна і вторинна котушки трансформатора відштовхуються одна від одної.
Інша інформація (3/3)
Цей дослід підходить для того, щоб увести або підтвердити закон Ленца.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, прямий, модуль DB | 09401-01 | 1 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 4 |
| 4 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 1 |
| 5 | Вимикач вкл./викл., модуль DB | 09402-01 | 1 |
| 6 | Котушка 400 витків, модуль DB | 09472-01 | 1 |
| 7 | Ярмо | 07833-00 | 1 |
| 8 | Кільцевий жолоб для учнівського сердечника | 07835-00 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 1 |
| 11 | PHYWE Блок живлення, універсальний, аналоговий дисплей DC: 18 В, 5 А / AC: 15 В, 5 А | 13503-93 | 1 |
| 12 | Електричні символи для демонстраційної дошки, 12 шт. | 02154-03 | 1 |
| 13 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Склади дослід відповідно до рисунка.
- Спочатку вимикач розімкнений.
Виконання
За розімкненого вимикача увімкни блок живлення і встанови напругу ~.
Замкни вимикач на короткий час і спостерігай за кільцевим жолобом.
Повтори цю дію і запиши спостереження.
Зауваження: робоча сила струму котушки становить щонайбільше . За напруги ~ через неї протікає приблизно ~ струму. Така сила струму потрібна, щоб виразно продемонструвати дію сили; але вона зруйнувала б котушку, якби вимикач лишався замкненим тривалий час.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Первинна котушка і вторинна котушка - кільцевий жолоб - відштовхуються одна від одної, поки первинне коло замкнене.
Опрацювання результатів
Вторинна котушка застосованого трансформатора має кількість витків і реалізована тут у вигляді кільцевого жолоба.
Поки первинною котушкою тече змінний струм, вона створює змінне магнітне поле, яке охоплює і вторинну котушку - кільцевий жолоб. Тому в кільцевому жолобі індукується змінний струм, який своєю чергою створює змінне магнітне поле, напрямлене проти змінного поля первинної котушки.
Так пояснюється сила відштовхування між первинною і вторинною котушками. Індукційний струм напрямлений так, що протидіє своїй причині (закон Ленца).