Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Трансформатори потрібні для того, щоб перетворювати вхідні струми на більші, менші або однакові. Трансформатори струму вбудовані в багато електричних приладів, здебільшого у блоці живлення. У цьому досліді досліджують залежність між кількістю витків і силою струму.
Якщо трансформатор сильно навантажений з вторинного боку, то сила струму у вторинному колі залежить від сили первинного струму і кількостей витків котушок.
Щоб дослідити цю закономірність, досліджують різні трансформатори, причому спочатку сталими підтримують кількість витків і силу струму на первинному боці, а потім на вторинному.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Принцип
Попередні знання не потрібні.
Коли через котушку тече змінний струм, він створює змінне магнітне поле, яке своєю чергою може індукувати струм в іншій котушці.
На відміну від напруг, струми в трансформаторі обернено пропорційні кількостям витків. Крім того, якщо первинний струм тече через котушку проти годинникової стрілки, то струм у вторинній котушці тече точно навпаки. Із застосування закону повного струму випливає:
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, як змінні струми можна перетворювати на менші й більші.
Завдання
Дослідь зв'язок між кількостями витків і струмами.
Інформація для учнів
Мотивація
Трансформатори вбудовані в багато електричних приладів. Щоб добре перетворювати струм, котушки не повинні бути надто далеко одна від одної, і важливе залізне осердя.
Цей дослід досліджує зв'язок між силою струму і кількістю витків.
Трансформаторна підстанція
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | PHYWE Регульований трансформатор із цифровою індикацією, RiSU 2019 пост. струм: 0...20 В, 12 A / змін. струм: 0...25 В, 12 A | 13542-93 | 1 | 2 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 | 3 | Залізне осердя, U-подібне, шихтоване | 06501-00 | 1 | 4 | Залізне осердя, I-подібне, шихтоване | 06500-00 | 1 | 5 | Штифти для залізного осердя, U-подібного | 06502-00 | 1 | 6 | Затискний пристрій для залізних осердь | 06506-00 | 1 | 7 | Котушка, 300 витків | 06513-01 | 2 | 8 | Котушка, 600 витків | 06514-01 | 1 | 9 | Котушка, 1200 витків | 06515-01 | 1 | 10 | З'єднувальний провід, 32 А, 750 мм, чорний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07362-05 | 3 | 11 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 2 |
|---|
Складання
Склади дослід за рис. 1.
- Надінь на U-подібне осердя дві котушки з 300 витками.
- Встав залізні штифти в плечі U-подібного осердя і поклади зверху ярмо.
- Міцно стисни трансформатор за допомогою затискного пристрою.
- Під'єднай первинну котушку через вимірювальний прилад до виходу змінної напруги регульованого трансформатора. Вибери діапазон вимірювання 1 А~.
- Під'єднай вторинну котушку до другого вимірювального приладу. Вибери діапазон вимірювання 1 А~.
Рис. 1
Виконання (1/2)
Дослід 1
- Установи напругу на регульованому трансформаторі так, щоб сила первинного струму становила .
- Зніми показ сили вторинного струму і занеси його в таблицю 1 в опрацюванні результатів.
- Зміни трансформатор, постав вторинну котушку з 600 витками і повтори вимірювання. Вибери при цьому придатний діапазон вимірювання.
- Вибери вторинну котушку з 1200 витками і повтори вимірювання.
Виконання (2/2)
Дослід 2
- Склади трансформатор із первинною і вторинною котушками по 300 витків кожна.
- Установи напругу на регульованому трансформаторі так, щоб сила вторинного струму становила .
- Зніми показ сили первинного струму і занеси його в таблицю 2.
- Зміни трансформатор, постав первинну котушку з 600 витками і повтори вимірювання. Вибери при цьому придатний діапазон вимірювання.
- Вибери первинну котушку з 1200 витками і повтори вимірювання.
Протокол
Завдання (1/5)
Таблиця 1:
n_1=300; I_1=1A; n_2= 300; I_2[мА]:
[мА]
n_1=300; I_1=1A; n_2= 600; I_2[мА]:
300
n_1=300; I_1=1A; n_2=1200; I_2[мА]:
600
1200
n_1=300; I_1=1A; n_2= 300; n_1/n_2:
n_1=300; I_1=1A; n_2= 600; n_1/n_2:
n_1=300; I_1=1A; n_2=1200; n_1/n_2:
n_1=300; I_1=1A; n_2= 300; I_1/I_2:
n_1=300; I_1=1A; n_2= 600; I_1/I_2:
n_1=300; I_1=1A; n_2=1200; I_1/I_2:
Завдання (2/5)
Таблиця 2:
n_2=300; I_2=0,5A; n_1= 300; I_1[мА]:
[мА]
n_2=300; I_2=0,5A; n_1= 600; I_1[мА]:
300
n_2=300; I_2=0,5A; n_1=1200; I_1[мА]:
600
1200
n_2=300; I_2=0,5A; n_1= 300; n_1/n_2:
n_2=300; I_2=0,5A; n_1= 600; n_1/n_2:
n_2=300; I_2=0,5A; n_1=1200; n_1/n_2:
n_2=300; I_2=0,5A; n_1= 300; I_1/I_2:
n_2=300; I_2=0,5A; n_1= 600; I_1/I_2:
n_2=300; I_2=0,5A; n_1=1200; I_1/I_2:
Завдання (3/5)
Перетягни слова у правильні поля! За ____ кількості витків первинної котушки n_1 і сталої сили первинного струму I_1 ____ кількості витків n_2 вторинної котушки спричиняє ____ сили вторинного струму I_2.
Завдання (4/5)
Перетягни слова у правильні поля! Таблиця 1 показує, що ____ зменшується приблизно вдвічі, коли кількість витків подвоюється. За сталої кількості витків ____ n_2 при більшій кількості витків ____ n_1 потрібна менша ____ I_1, щоб досягти бажаної сталої ____ I_2.
Завдання (5/5)
Перетягни слова у правильні поля! Таблиця 2 показує, що при подвоєній ____ n_1 ____ I_1 має бути лише приблизно вдвічі меншою, щоб підтримувати сталою ____. Між силами струмів і кількостями витків у трансформаторі, сильно навантаженому з вторинного боку, існує такий зв'язок: ____ у первинному і вторинному колах відносяться одна до одної обернено до кількостей витків.