Трансформатор

Трансформатори на трансформаторній підстанції

Трансформатор знаходить застосування в різних галузях електротехніки. Наприклад, в енергетиці або й у повсякденному побутовому вжитку електроприладів.

В енергетиці трансформатори з'єднують різні рівні напруги електромережі. Для мережі високої напруги вони становлять до , для мереж середньої напруги - приблизно , а для побутового вжитку - менш ніж (мережа низької напруги).
В електроприладах вбудовані трансформатори знижують вхідну напругу ще далі, якщо прилад не може працювати від мережної напруги, наприклад .

Попередні знання

Учні мають уже ознайомитися з принципом індукції та зрозуміти його. Крім того, для опрацювання цього експерименту корисні базові знання про електродвигун/-генератор.

Принцип

Трансформатори складаються з двох або більше котушок на спільному залізному осерді. За його допомогою вхідну змінну напругу можна перетворити на вихідну змінну напругу . Відношення між вхідною та вихідною напругою відповідає при цьому відношенню чисел витків вхідної та вихідної котушок ( & ).

Навчальна мета

Цей дослід має показати принцип дії трансформатора й одну з його переваг.

Завдання

У цьому досліді учні мають скласти трансформатор із двох котушок, з'єднаних за допомогою залізного осердя, та дослідити й пізнати властивості цього трансформатора.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Увага!
Максимальна напруга може бути прикладена до котушки щонайбільше на2 хвилини, бо інакше вона загрожує перегрітися. Після цього треба чекати доти, доки котушка знову охолоне.

Зауваження:
Для першої частини виконання потрібна достатньо "згладжена" постійна напруга. Якщо її немає, то для виконання беруть пласку батарею .

Трансформатори на трансформаторній підстанції

Як ти знаєш, у звичайних розетках у Німеччині є приблизно змінного струму. Проте, щоб струм можна було передавати від електростанцій до домогосподарств із якомога меншими втратами, створюють і використовують високі напруги - до .

Як же можливо знизити напругу з до ? Для цього загалом застосовують трансформатори. Але як саме працює такий трансформатор?

Із цим питанням ти й розбиратимешся в цьому досліді.

Ти вже ознайомився з принципом електрогустини магнітного потоку та дослідив його докладніше. Спираючись на це, у цьому досліді ти маєш опрацювати такі кроки:

1. Склади простий трансформатор і дослідь його основні властивості.
2. Видозміни свою модель трансформатора й дослідь, для чого можна використовувати трансформатор.

Електромагніт (котушка), під'єднаний до джерела напруги

УВАГА!
Стеж у цьому досліді за тим, щоб максимальна напруга була прикладена до котушки щонайбільше на2 хвилини, бо інакше вона загрожує перегрітися. Після цього треба чекати доти, доки котушка знову охолоне.

• Під'єднай котушку як електромагніт до джерела напруги так, як показано на рисунку.
• Використовуй при цьому виключно червоні гнізда котушки.

Схема досліду 1: простий трансформатор

Дослід 1: частина 1

• Досліди, чи може магнітне поле електромагніту також індукувати напругу.
• Для цього збери установку досліду за рисунком.
• Обидві котушки мають залізне осердя, а вимірювальний прилад налаштований на найменшу можливу межу вимірювання змінної напруги або змінного струму.
• Подай на першу котушку постійну напругу і швидко рухай нею туди-сюди. Що ти спостерігаєш?
• Поспостерігай потім, що відбувається, коли обидві котушки нерухомі?

Схема досліду 1: простий трансформатор

Дослід 1: частина 2

• Поклади тепер котушки так, як на рисунку, і всунь залізне осердя в обидві котушки.
• Що ти спостерігаєш, коли тепер подаєш на першу котушку змінну напругу приблизно ? (Щонайбільше 2 хвилини!)

Схема досліду 2: розширений трансформатор

Дослід 2: частина 1

• Тепер досліди властивості так званого трансформатора.
• Збери установку досліду, як показано на рисунку. Залізні осердя обох котушок з'єднані через полюсні наконечники в так зване кільцеве осердя.
• З'єднувальні проводи обох котушок спочатку приєднані до червонихклем котушки (повна кількість витків). На першу котушку подають змінну напругу .
• Який струм / яку напругу показує універсальний вимірювальний прилад?

Установка досліду 2: розширений трансформатор (червоне і синє гнізда)

Дослід 2: частини 2 & 3

• Тепер удвічі зменш кількість витків котушки, приєднаної безпосередньо до джерела струму (приєднання до синьогогнізда). Що змінюється у показах універсального вимірювального приладу?
• Тепер візьми для котушки, приєднаної до джерела струму, повну кількість витків (червонегніздо), а для другої - половинну (синє гніздо).
• Що показує універсальний вимірювальний прилад тепер?

Схема досліду 1: простий трансформатор

Установка досліду 2: розширений трансформатор (червоні гнізда)

Схема досліду 2: розширений трансформатор

Схема досліду 2: розширений трансформатор