Лабораторная работа №9

Лабораторная работа № 9

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель : ознакомиться с устройством трансформатора, определить коэффициент трансформации и КПД трансформатора.

О б о р у д о в а н и е :трансформатор разборный с двумя катушками; источник переменного тока; мультиметр; миллиамперметр; комплект проводов соединительных.

 Теория

   В радиотехнике, электротехнике, электронике используют трансформатор.

Основные элементы любого трансформатора:1. Сердечник (магнитопровод); набирается из отдельных тонких изолированных друг от друга магнитомягкой стали. 2. Две обмотки с различным числом витков: с небольшим количеством витков N₁ толстой проволоки и с большим количеством витков N₂ тонкой проволоки.

Переменный ток обмотки, соединённой с источником электрической энергии (первичная обмотка), создаёт в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который в каждом витке обмотки возбуждает ЭДС индукции е. Поэтому ЭДС индукции в первичной обмотке Е₁ = N₁e, во вторичной обмотке Е₂ = N₂e, а Е₁/ Е₂ = N₂/ N₁

Если цепь вторичной обмотки разомкнута, в первичной обмотке течёт слабый ток I0 – ток холостого хода, не превышающий 5% номинального. Падение напряжения  U =I₀R

В первичной обмотке с сопротивлением R очень мало и приложенное к этой обмотке U₁ лишь немного больше Е_1. В этом случае U₁≈ Е_1. Напряжение на концах вторичной обмотки U₂ = Е₂. Следовательно для холостого хода трансформатора U₂/ U₁= N₂/ N₁

Отношение N₂/ N₁ = k – коэффициент трансформации. При k 1 трансформатор повышает напряжение; при k

При замыкании цепи вторичной обмотки переменный ток этой обмотки I₂, согласно закону Ленца, создаёт в сердечнике магнитный поток противоположного магнитному потоку первичной обмотки направления. Магнитный поток в сердечнике ослабляется. Это приводит к ослаблению Е1 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 = I N), поэтому I₁ N₁= I₂N₂, а I₂/ I₁ = N₁/ N₂

Ход работы.

1. Составить электрическую цепь по схеме, рисунок 2.

2. После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ; пронаблюдать работу электрической цепи и сделать вывод.

3. Составить электрическую цепь по схеме, рисунок 3

4. После проверки цепи преподавателем, замкнуть ключ, пронаблюдать работу электрической цепи

5. Снять показания измерительных приборов и занести в таблицу 1

6. Определить коэффициент трансформации и сделать вывод

Рисунок 2 Рисунок 3

Таблица 1

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. 

1. Устройство трансформатора.

2. На чем основан принцип действия трансформатора.

3. Почему сердечники трансформаторов собирают из пластин электротехнической стали?

4. Почему при определении коэффициента трансформации напряжение измеряют при разомкнутой вторичной цепи?

3