Лабораторная работа №18
Наименование работы: Изучение устройства и работы трансформатора.
Время выполнения: 2 часа.
Цель: научиться включать трансформатор в цепь, рассчитывать коэффициент трансформации.
Теория. В радиотехнике, электротехнике, электронике широко и используют трансформатор. Внешний вид и схема одного из них (простейшего) показаны на рис. 1.
Основные элементы любого трансформатора: 1. Сердечник (магнитопровод); набирается из отдельных тонких изолированных друг от друга листов магнитомягкой стали. 2. Две обмотки с разным числом витков: с небольшим количеством витков n 1 толстой проволоки и с большим количеством витков п2 тонкой проволоки.
Переменный ток обмотки, соединенной с источником электрической энергии (первичная обмотка), создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который в каждом витке обмоток возбуждает ЭДС индукции е. Поэтому ЭДС индукции в первичной обмотке 
, во вторичной — 
; 
Если цепь вторичной обмотки разомкнута, в первичной обмотке течет слабый ток I0 - ток холостого хода, не превышающий 5% номинального. Падение напряжения ∆ U= I0Rв первичной
обмотке с сопротивлением Rочень мало и приложенное к этой обмотке напряжение U1 лишь немного больше 
. Напряжение на концах вторичной обмотки U2=ε 2 Следовательно, для холостого хода трансформатора 
Отношение 
, k -коэффициент трансформации. При k >1 трансформатор понижает напряжение, k<1 повышает напряжение.
При замыкании цепи вторичной обмотки переменный ток этой обмотки I2, согласно закону Ленца, создает в сердечнике магнитный поток противоположного магнитному потоку первичной обмотки направления.
Магнитный поток в сердечнике ослабляется. Это приводит к ослаблению ε1 в первичной обмотке и возрастанию тока в ней до I1. Ток возрастает, пока магнитный поток в сердечнике трансформатора не станет прежним.
Обмотки пронизываются с почти одинаковым магнитным потоком Ф (Ф = In),поэтому I1n1=I2n2, I2/I1=n1/n2/
I. Трансформация тока. Повышение напряжения.
Оборудование: 1. Трансформаторы на вертикальных панелях с одинаковым и разным количеством обмоток (по 1 шт.). 2. Источник электрической энергии на 4 В (выпрямитель В-24М). 3. Вольтметры переменного тока до 4 (2 шт.) и 120В. 4. Амперметры переменного тока до 2 и 6 А. 5. Ключ. 6. Соединительные провода.
Ход работы.
1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 1
2. После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ; пронаблюдать
работу электрической цепи и сделать вывод.
рис. 1 рис. 2
3. Составить электрическую цепь по схеме, изображённой на рис. 2.
4. После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ; пронаблюдать
работу электрической цепи и сделать вывод.
| № опыта | Сила тока в обмотках | Напряжение на концах обмоток | Коэффициент трансформации k | ||
| первичной I1, А | вторичной I2, А | первичной U1,В | вторичной U2, В | ||
| ----- | ---- | ? | |||
| ---- | ---- | ? |
5. Снять показания измерительных приборов и занести их в таблицу.
6. Определить коэффициент трансформации и сделать вывод.
П. Передача электрической энергии на расстояние.
Оборудование: Трансформаторы на вертикальной панели (2 шт), источник переменного напряжения на 4 В (В-24М), 1 Лампочка в патроне на 3,5 В., реостат, ключ, соединительные провода.
Ход работы.
1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 3
2. Замкнуть ключ и, изменяя положение движка реостата, подучить
минимальный накал лампы.
3. 
Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 4
установив в этой цепи реостат с прежним сопротивлением (положение скользящего его контакта не менять!)
Рис. 3 Рис. 4
4. Замкнуть ключ, пронаблюдать работу установки. Сравнить накал лампы с накалом предыдущего опыта и сделать вывод.
Контрольные вопросы.
1. Рассказать о назначении, устройстве, принципе действия
трансформатора.
2. С какой целью магнитопровод набирается из тонких изолированных
пластин электротехнической стали? Каков КПД современных
трансформаторов?
3. С какой целью для передачи электрической энергии используют
трансформатор? Ответ обосновать.
4. Кто является изобретателем трансформаторов?
5. Каково напряжение в ЛЭП России?
6. Что вы знаете о Единой энергетической системе?
Умения и навыки:
1. Сборка электрической цепи.
2. Использование трансформаторов в цепи для изменения напряжения.
3. Расчёт коэффициента трансформации.
4. Объяснение принципа действия трансформатора.
Умения и навыки:
1. Жданов Л.С. Учебник по физике. - §26.8, 29.5-29.7