Трансформатор із Cobra SMARTsense

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.

iOS

Android

Windows

SMARTsense Current & SMARTsense Voltage, з'єднані паралельно

Зауваження: додатково до SMARTsense Current ти можеш паралельно під'єднати ще й SMARTsense Voltage, щоб під час досліду одночасно вимірювати і струм, і напругу.

Увімкни SMARTsense, утримуючи натисненою кнопку I/O близько трьох секунд. Запусти measureAPP і вибери датчик (датчики), щоб з'єднати їх.

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

• Дослідь, чи може магнітне поле електромагніта також індукувати напругу.
• Склади для цього дослід за рисунком.
• Обидві котушки містять залізне осердя.
• Запусти вимірювання, подай на першу котушку постійну напругу і швидко рухай її туди-сюди. Що ти спостерігаєш?
• Поспостерігай потім, що відбувається, коли обидві котушки перебувають у спокої. Заверши вимірювання і, за потреби, збережи його.

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

• Дослідь тепер властивості так званого трансформатора.
• Склади дослід так, як на рисунку. Залізні осердя обох котушок зібрані через полюсні наконечники в так зване кільцеве осердя.
• З'єднувальні проводи обох котушок спочатку приєднані кожен до червонихвиводів котушки (повне число витків). На першу котушку подають змінну напругу .
• Запусти вимірювання. Який струм / яку напругу ти вимірюєш?

Схема досліду 2: розширений трансформатор

Дослід 2: частина 2 & 3

• Зменш тепер удвічі число витків котушки, під'єднаної безпосередньо до джерела струму (під'єднання до синьогогнізда). Запусти знову вимірювання. Що змінюється в результатах вимірювання?
• Візьми тепер для котушки, під'єднаної до джерела струму, повне число витків (червонегніздо), а для іншої - половинне (синє гніздо).
• Запусти ще одне вимірювання. Які значення ти вимірюєш цього разу?

Схема досліду 1: простий трансформатор

Схема досліду 2: розширений трансформатор

Схема досліду 1: простий трансформатор

Схема досліду 1: простий трансформатор