Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
где E1 — э. д. с., возбуждаемая в первичной обмотке; Ei — э. Д. с., возбуждаемая во вторичной обмотке.
Напряжения на концах первичной и разомкнутой вторичной обмотки равны э. д. с. в этих обмотках:
Разделив равенство (1) на (2), получим:
Величина k называется коэффициентом трансформации трансформатора. Еслн нужно повысить напряжение, вторичная обмотка выполняется с большим числом витков; если же нужно понизить напряжение, вторичную обмотку берут с меньшим числом витков, и в этом случае трансформатор работает как понижающий.
Пока вторичная обмотка разомкнута, трансформатор работает вхолостую. Энергия из первичной цепи во вторичную при этом не передается. і
Нагрузим трансформатор. Для этого замкнем через реостат цепь вторичной обмотки. По цепи пойдет индукционный ток. Обозначим его I2- Этот ток, согласно закону Ленца, вызовет уменьшение магнитного потока в сердечнике, что приведет к уменьшению э. д. с. самоиндукции в первичной обмотке и к нарушению равновесия между напряжением Uu даваемым генератором на первичную обмотку, и э. д. с. самоиндукции Ev Вследствие этого ток в первичной обмотке увеличится йа некоторую величину I1 и станет равным I-J-11.
E1 = п,Е;
E3 = ще,
Следовательно,
U1 = и,е; U3 = п*е.
О)
Увеличение тока приведет к увеличению магнитного потока в сердечнике. Равновесие между U1 и E1 опять восстановится. Таким образом, появление вторичного тока Is вызывает увеличение тока в первичной обмотке иа величину J1, которая определит нагрузочный ToR; первичной цепи трансформатора.
Намагничивающее действие тока пропорционально числу витков п и силе тока •/, т. е. пропорционально произведению пі.
Соотношение между нагрузочными . токами Z1 и Is определится из равенства
I1H1 = /2па; ~ г= ^ >
I2 W1
т. е. нагрузочные токи в первичной н вторичной обмотках трансформатора обратно пропорциональны числам витков в них.
При нагрузке трансформатора происходит передача анергии из первичной цепи во вторичную. При этом мощности токов в первичной и вторичной цепи равны, т. е. выполняется равенство I1U1 я IiUi.
Практически это равенство выполняется лишь приближенно, так как при работе трансформатора всегда имеются различные потери энергии.
Отношение
определяет коэффициент полезного действия трансформатора, который для современных мощных трансформаторов достигает значения 94—99%.
Задача 1, Трансформатор повышает напряжение U1 = 220 в до Ut = 1500 в. Во вторичной обмотке протекает ток I2 = 0,2 а. Определить ток в первичной обмотке, если к. п. д. трансформатора ^ = 96%.
Решение. Для к. п. д. имеем формулу
ItUs
откуда
І1==Ж ‘' 7Issll4a
Ответ. Ток в первичной обмотке равен 1,4 о.
Задача 2. Определить сопротивление вторичной обмотки трансформатора г2 с коэффициентом трансформации k — 10, если при включении первичной обмотки в сеть напряжением U1 = 120 в во
вторичной обмотке идет TQk Is = S а, а ее напряжение Vt = 6 в. Потерями энергии в первичной обмотке пренебречь.
Решение.. Поскольку потерями в первичной обмотке пренебрегаем. постольку в. д. с. индукции в первичной обмотке равна по величине подведенному к ней напряжению (E1 = Vi). Учитывая, что ? — gl, найдем а. д. с. во вторичной обмотке:
Ei = V* + ^**
где /*—ток во вторичной обмотке, гг—ее сопротивление, IZ5J — падение напряжения.
Отсюда находим
V8 = E,-IZ2 = ^-V*
4Га== г'2 (0Л)-Ответ. Сопротивление вторичной обмотки равно 1.2 ом.
Контрольные вопросы к главе «Переменный ток»
1) Какой ток называется переменным? Kaкора разница между переменным й пульсирующим током?
2) Каким образом осуществляется генерирование переменного тока?
3) Что называется мгновенным значением / переменного тока?
4) Какая величина называется периодом переменного тока T и как период связан с частотой колебания /?
5) Как определяется эффективное значение тока и напряжения?
6) Какие величины влияют на величину сопротивления- цепи при переменном токе?
7) Каков принцип работы генератора постоянного тока?
8) Как устроен трансформатор и чем определяется коэффициент трансформации?
237
Глава XVII. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ВАКУУМЕ
§ 100. Явление термоэлектронной эмиссии
Всякий металл характеризуется тем, что внутри его имеются свободные электроны, образующие своеобразный электронный газ и участвующие в тепловом движении. Так как электроны проводимости удерживаются внутри металла, то, очевидно, вблизи поверхности металла существуют силы, действующие на электроны и направленные внутрь' металла. Чтобы электрон смог выйти из металла, ои должен выполнить определенную работу А против этих сил. Это так называемая работа выхода электрона иэ металла. Она различна для разных металлов.
При комнатных температурах большинство электронов, находящихся внутри металла, обладают энергиями меньшими, чем работа выхода, и поэтому они не могут вылететь за пределы металла. Если же сообщить электронам дополнительную энергию, то у них появляется возможность покинуть металл. Сообщить энергию электронам можно различными способами: или освещая металл, или прилагая внешнее электрическое поле, или нагревая металл.
