Физика > Трансформаторы
Изучите мощность, работу и характеристики трансформатора. Узнайте, как выглядит устройство, схема трансформатора, изменение напряжения тока, индукция Фарадея.
Трансформатор - устройство, которое переводит напряжение из одного значения в другое.
Задача обучения
- Используйте уравнение трансформатора, чтобы сравнить вторичное и первичное напряжения.
Основные пункты
- Часто трансформаторы применяют в нескольких точках системы с энергетическим распределением, а также в бытовых силовых адаптерах.
- В формуле трансформатора видно, что соотношение напряжений равно отношению количества петель на обеих катушках:
- Если сопротивление незначительно, то выходная мощность приравнивается к входному сигналу:
Термины
- Закон индукции Фарадея – предсказывает принципы взаимодействия магнитного поля и эклектической цепи, из-за чего формируется ЭДС.
- Магнитный поток – мера силы магнитного поля на конкретном участке.
В чем состоит работа трансформатора? Трансформаторы отвечают за смену значений напряжения. К примеру, мобильные телефоны, ноутбуки, мелкие бытовые приборы и прочие обладают трансформатором, меняющим 120 В на то напряжение, в котором нуждается прибор. Также их используют в нескольких точках в системах распределения энергии. Мощность транспортируется на большие дистанции при высоком уровне напряжения. Однако, подобные напряжения вызывают опасность, а трансформаторы понижают это количество в позиции пользователя. Ниже представлена схема трансформатора, принцип работы и характеристики устройства.
Трансформаторы меняют напряжение в нескольких точках распределительной системы. Чаще всего электрическая мощность генерируется на 10кВ и транспортируется на значительные дистанции при напряжении в 200кВ, а иногда и до 700кВ. Распределение осуществляется в подстанциях и отправляется уже на более короткие дистанции с напряжением 5-13 кВ. Это гарантирует безопасность для пользователя
Рассматриваемый тип трансформатора основывается на законе индукции Фарадея и напоминает его аппарат, в котором демонстрируется умение магнитного поля формировать ток. Катушки именуют первичной и вторичной. При обычном применении поступающее напряжение отправляется на первичную, а вторичная преобразовывает его. Входное напряжение – переменный ток, так что вторичный сигнал отправляет меняющийся магнитный поток.
Это типичная конструкция. Состоит из двух катушек, намотанных на ферромагнитный сердечник, ламинирующийся, чтобы свести к минимуму вихревые токи. Созданное первичной катушкой магнитное поле ограничено и разрастается в ядре, передающего его на вторичную. Набор катушек на левой стороне сердечника – первичная, а справа – вторичная. Напряжение на второй – Vs
Формула трансформатора
Для простого трансформатора формула напряжения:
(Ns – число петель во вторичной обмотке, а Δ/Δt – скорость изменения магнитного потока). Отметьте, что выходное напряжение приравнивается к индуцированной ЭДС, если сопротивление катушки незначительно. Площадь поперечного сечения катушек одинакова с обеих сторон так же, как и напряженность магнитного поля. Входное первичное напряжение связано с изменением потока:
Из этого соотношения можно вывести связь:
Перед вами уравнение трансформатора: отношение напряжения приравнивается к соотношению количества петель на катушках. Исходное напряжение может быть меньше, больше или таким же как поступившее (все зависит от числа петель). Некоторые трансформаторы способны создать переменный выход, из-за чего осуществляется соединение в различных точках вторичной катушки.
Если сопротивление незначительно, то полученная мощность приравнивается к поступившей:
Pp = IpVp = IsVs = Ps.
Объединим эти результаты с уравнением трансформатора:
Если напряжение растет, то ток уменьшается.