Вказівки до виконання роботи. Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: явище електромагнітної індукції; явище самоіндукції; індуктивність; явище взаємної

Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: явище електромагнітної індукції; явище самоіндукції; індуктивність; явище взаємної індукції, трансформатор.

[ 1, т.2§§ 10.1, 10.2, 10.5; 2, §§ 122, 123, 128, 129; 3, §§ 9.8, 9.9; 4, т.2 §§ 60, 61, 66]

 

Трансформатор – ______________________________________________ ______________________________________________________________________. Трансформатор складається з _______________________________________ __________________________________________________________ (рис. 3.8.1).

Змінний струм, що проходить по первинній обмотці, створює змінний магнітний потік. Цей магнітний потік по магнітному осердю передається на вторинну обмотку, в якій збуджується змінна ЕРС. Для кращої передачі магнітного потоку з первинної обмотки на вторинну, осердя виготовляють із матеріалів з великим m, до яких відносяться феромагнетики.

Розрізняють два режими роботи трансформатора: холостий хід і робота навантаженого трансформатора. У режимі холостого ходу вторинна обмотка трансформатора розімкнена (трансформатор не навантажений). При цьому струм у первинній обмотці мінімальний і визначається опором обмотки змінному струму:

, (3.8.1)

де R ₁ – активний опір обмотки; w =2πν – циклічна частота змінного струму (ν = 50 Гц); L ₁ – індуктивність обмотки; w L ₁ – індуктивний опір первинної обмотки.

Робота трансформатора на навантаження супроводжується зменшенням індуктивного опору первинної обмотки, струм у ній зростає пропорційно до навантаження. Нехтуючи втратами енергії, які у сучасних трансформаторах не перевищують 2 %, на підставі закону збереження енергії можна записати, що потужність струму в обох обмотках трансформатора практично однакова, тобто:

. (3.8.2)

Трансформатор характеризується коефіцієнтом трансформації:

. (3.8.3)

Якщо К >1, трансформатор називають ____________________________, якщо К <1 – __________________________.

Розрізняють два види втрат потужності в трансформаторі: втрати в міді та втрати в сталі. До перших відносяться втрати потужності на розігрів обмоток згідно з законом Джоуля – Ленца. Для зменшення цих втрат обмотки виготовляють з провідників які мають малий опір.

Втрати в сталі зводяться до трьох факторів: виділення тепла за рахунок струмів Фуко; втрати енергії, зв’язані з перемагнічуванням осердя; розсіяння магнітних силових ліній. Для боротьби зі струмами Фуко осердя виготовляють з тонких пластин ізольованих одна від одної. Для боротьби з втратами на перемагнічування, осердя виготовляють з феромагнетика з малою коерцитивною силою. Коерцитивна сила – це напруженість такого зовнішнього магнітного поля, яка необхідна для розмагнічування осердя. Зменшення втрат за рахунок розсіяння силових ліній досягають спеціальною геометричною формою осердя.

ККД називається відношення корисної потужності до витраченої:

. (3.8.4)

Якщо втрати потужності виразити через D Р, формулу (3.8.4) можна записати у вигляді:

. (3.8.5)

Як правило:

, (3.8.6)

де , − потужності теплових втрат відповідно в первинній та вторинній обмотці; – потужність холостого ходу (враховуються всі види втрат, крім теплових). Тому остаточний вираз для ККД трансформатора набуде такого вигляду:

. (3.8.7)

Хід роботи

1. Зібрати схему, подану на рисунку 3.8.2.

2. Підключити установку до мережі 220 В і при розімкненій вторинній обмотці по ватметру визначити потужність холостого ходу .

3. Замкнути вторинне коло (рис. 3.8.2) і при різних положеннях повзунка реостата R знайти І ₁, І ₂ та Р.

4. За формулою (3.8.7) розрахувати ККД трансформатора в усіх випадках.

5. Одержані результати занести до таблиці 3.8.1.

6. За одержаними результатами побудувати графік залежності .

Таблиця 3.8.1

№ пор.	І 1, А	І 2, А	Р, Вт	h, %
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Місце для обчислень:

Контрольні запитання

1. У чому полягає суть явища електромагнітної індукції?

__________________________________________________

 

2. Сформулюйте закон Фарадея для явища електромагнітної індукції.

 

______________________________________________________

 

3. Що таке магнітний потік?

 

______________________________________________________

 

4. Сформулюйте правило Ленца.

____________________________________________________

5. Дайте означення явища взаємоіндукції.

______________________________________________________

 

6. Що таке коефіцієнт взаємоіндукції і від чого він залежить?

________________________________________________________

 

7. Що таке трансформатор?

______________________________________________________

 

8. Що називають коефіцієнтом трансформації? Які трансформатори називають підвищувальними? знижувальними?

______________________________________________________

 

9. Як обчислити ККД трансформатора?

 

 

_____________________________

(відмітка викладача про виконання лабораторної роботи)

Список літератури

1. Загальний курс фізики: Навч. посібник для студ. вищих техн. і пед. закладів освіти. В 3 т. /За ред. І.М.Кучерука. – К.: Техніка, 1999.

2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1990.

3. Чолпан П.П. Фізика: Підручник. – К.: Вища шк., 2003.

4. Савельев И.В. Курс физики: Учеб.: В 3-х т. – М.: Наука, 1977.