Принцип дії трансформатора (2 версія)

джерело струму

трансформатори(з осердям та без нього)

світлодіоди(2 шт.)

з’єднувальні провідники

● найпростіший трансформатор складається з двох котушок (обмоток) з таким розташуванням, що одна перебуває у магнітному полі іншої. На першу обмотку подається вхідна напруга від джерела живлення. Ця обмотка називається первинною. Створене нею змінний магнітний потік, завдяки електромагнітній індукції, призводить до появи ЕРС в другій обмотці, яку називають вторинною;● ефективність трансформатора залежить від того, наскільки добре поширюється магнітний потік. Для покращення поширення цього потоку використовуються осердя із заліза, фериту та інших спеціальних матеріалів.

1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.2. Складаємо електричне коло за схемою:

3. Джерело живлення приєднуємо до обмотки з меншою кількістю витків.4. Вмикаємо джерело живлення, встановлюємо на ньому змінний струм з вихідною частотою 5 кГц. Звертаємо увагу, що обидва світлодіоди не світять.5. Поступово збільшуємо вихідну напругу на джерелі живлення. Звертаємо увагу, що при досягненні вихідної напруги 0,6 В другий світлодіод, який приєднаний до вторинної обмотки, починає слабо світити, на відміну від першого світлодіода, який як і раніше не світить. Також звертаємо увагу, що за напруги 0,6 В на джерелі живлення у первинній обмотці трансформатора існує струм менше 10 мА.6. Продовжуємо збільшувати вихідну напругу на джерелі живлення. Звертаємо увагу, що коли вихідна напруга досягає 1,7 В перший світлодіод лише починає слабо світити, а другий світлодіод у цей момент вже яскраво світить.7. Продовжуємо збільшувати вихідну напругу до 3 В. Звертаємо увагу, що за цієї напруги обидва світлодіоди яскраво світять, але візуально другий світлодіод світить більш яскраво.8. Аналізуємо отримані дані. Коефіцієнт трансформації нашого трансформатора з осердям приблизно рівний 3, а ефективність його роботи сягає близько 90%. Саме завдяки такій високій ефективності лише незначна частина електроенергії, яку видає джерело живлення, втрачається на трансформаторі, а більша її частина зазнає перетворень (пропорційне коефіцієнту трансформації збільшення напруги та зменшення сили струму) і їде на живлення другого світлодіода. Саме завдяки високій ефективності досліджуваного трансформатора він здатен засвітити світлодіод лише за вихідної напруги джерела живлення у 0,6 В, а за напруги 1,7 В, коли перший світлодіод лише починає світитись, другий — вже яскраво світить.9. Зменшуємо на джерелі живлення вихідну напругу до 0 В та замінюємо у колі трансформатор з осердям на трансформатор без осердя.10. Поступово збільшуємо вихідну напругу на джерелі живлення до 2,1 В. Звертаємо увагу, що навіть при найменших значеннях вихідної напруги у первинній обмотці трансформатора споживається досить значний струм з силою порядку 100 мА. Також звертаємо увагу, що за напруги 2,1 В перший світлодіод все ще не світить, а другий — лише починає слабо світити. А при вихідній напрузі 2,2 В обидва світлодіоди починають світити, але інтенсивність світіння другого світлодіода є дещо вищою.11. Продовжуємо збільшувати вихідну напругу на джерелі живлення до 3 В. Звертаємо увагу, що за цієї напруги інтенсивність світіння першого світлодіода, що живиться безпосередньо від джерела живлення, є вищою, ніж інтенсивність світіння другого світлодіода.12. Аналізуємо отримані дані. Коефіцієнт трансформації нашого трансформатора без осердя також приблизно рівний 3, але ефективність його роботи є суттєво нижчою і сягає лише кількох відсотків. Саме завдяки такій незначній ефективності більша частина електроенергії, яку видає джерело живлення, втрачається на трансформаторі, а лише незначна її частина зазнає перетворень (пропорційне коефіцієнту трансформації збільшення напруги та зменшення сили струму) і їде на живлення другого світлодіода. Саме через це, коли джерело живлення видає максимальні 3 В (~0,5 Вт), перший світлодіод яскраво світить, а другий світить зі значно нижчою яскравістю.

Під час виконання досліду ми познайомились з новим приладом, а саме трансформатором, який працює на основі явища електромагнітної індукції та ефективність якого залежить від наявності у середині його обмоток феритового осердя.