Технічні пристрої, за допомогою яких відбувається перетворення напруги без зміни його частоти, називають трансформаторами

Робота трансформатора побудована на явищі електромагнітної індукції, а саме випадку, коли замкнений контур знаходиться у спокої у змінному магнітному полі. Породжене змінним магнітним полем електричне поле є вихровим. В напрямку закручування ліній цього електричного поля і відбувається упорядкований рух вільних зарядів. Природа ЕРС індукції у трансформаторі – електрична.

Трансформатор складається з двох або більше котушок (обмоток), які пов’язані між собою тільки індуктивним способом (рис.13). До однієї обмотки (первинної) підводиться напруга U₁, яку потрібно перетворити (підвищити або знизити), а з другої – вторинної знімається перетворена напруга U₂.

Рис.13 До вторинної обмотки підключають споживачів електричного струму.

Для того, щоб магнітне поле не розсіювалося у просторі, котушки насаджують на феромагнітне осердя (магнітопровід). Для зменшення втрат енергії через струми Фуко магнітопровід, як і статор генератора, збирають з окремих пластин, ізольованих одна від одної.

При підключенні трансформатора до мережі змінного струму напругою U₁ в обмотці з’являється змінний струм. Цей струм створює змінний магнітний потік, який, пронизуючи витки первинної та вторинної обмоток, породжує в них ЕРС індукції е₁ і е₂.

Якщо первинна обмотка містить N₁ витків, а вторинна N₂, то у будь-який момент сумарна ЕРС індукції в кожній з обмоток пропорційна кількості витків, а відношення:

е₁ / е₂. = N₁ / N₂.

Значення ЕРС індукції та напруги на обмотках можна вважати практично однаковими через невеликі втрати енергії, тому можна вважати, що:

U₁ / U₂ = І₂/І₁ = N₁ / N₂ = k,

де k – коефіцієнт трансформації.

Передача електроенергії. Споживачі електроенергії є повсюди. А виробляється вона тільки на електростанціях, розташованих у визначених місцях. Консервувати електричну енергію у великих масштабах немає можливості, тому її необхідно використовувати одразу після генерації. Виникає необхідність передавати електроенергію на великі відстані. Але ж така передача пов’язана з втратами енергії, тому що струм нагріває провідники ліній електропередачі (за законом Джоуля – Ленца Q=I²Rt). R – опір лінії. Чим більша довжина лінії електропередач, тим більш невигідною стає така передача.

Оскільки потужність струму пропорційна добутку сили струму на напругу, то для збереження потужності необхідно підвищувати напругу в лінії електропередачі. Для цього на електростанціях ставлять підвищуючи трансформатори, які підвищують напругу у стільки ж разів, у скільки знижують силу струму.

Перед безпосереднім використанням електроенергії споживачами її напругу знижують за допомогою знижуючих трансформаторів (рис.14).

Рис.14

Запитання для самоперевірки:

1. Що називають самоіндукцією?

2. Як проявляється явище самоіндукції в кола постійного струму?

3. Яка аналогія існує між явищем самоіндукції в електродинаміці і інерції в механіці?

4. Що таке індуктивність?

5. Одиниця вимірювання індуктивності.

6. Формула для розрахунку ЕРС самоіндукції.

7. Формула для розрахунку енергії магнітного поля струму.

8. Що називають потоком магнітної індукції?

9. Формула та одиниця вимірювання магнітного потоку.

10. В чому полягає явище електромагнітної індукції?

11. Ким відкрито явище ЕМІ?

12. Сформулюйте закон електромагнітної індукції.

13. Сформулюйте правило Ленца та алгоритм його застосування.

14. Назвіть і поясніть природу ЕРС індукції у замкненому контурі, який знаходиться у змінному магнітному полі.

15. Назвіть і поясніть природу ЕРС індукції у провіднику, що рухається у стаціонарному (постійному) магнітному полі.

16. Формула для обчислення ЕРС індукції у рухомому провіднику.

17. Чим відрізняється вихрове електричне поле від стаціонарного?

18. Що собою уявляють струми Фуко?

19. Як практично застосовують властивості струмів Фуко?

20. Принцип дії і природа ЕРС індукції в генераторі електричного струму.

21. Принцип дії і природа ЕРС індукції у трансформаторі.

22. Що таке коефіцієнт трансформації?

23. Чому осердя трансформаторів та статорів набирають з окремих пластин?

24. Для чого напругу струму, виробленого на електростанції, перед передачею на далекі відстані підвищують?

Тема 8.2. Коливальний рух. Вільні та вимушені коливання. (2 год.)

Мета: розкрити поняття коливального руху, пояснити виникнення коливань математичного маятника; розвивати індивідуальні здібності, навички міжособистісного спілкування; творчу активність.

План.

1 Коливальний рух.

2 Гармонічні коливання.

3 Коливання математичного маятника.

4 Перетворення енергії в коливальному процесі.

5 Вимушені коливання. Резонанс.

6 Поширення коливань у пружному середовищі. Хвилі.