Закон электромагнитной индукции

При изменении магнитного потока в катушке, имеющей N одинаковых витков провода, общая ЭДС индукции больше в N раз ЭДС одного витка. ЭДС, возникающая в первичной обмотке (ЭДС самоиндукции):

,

а ЭДС во вторичной обмотке

,

где N1 и N2 - число витков в первичной и во вторичной обмотках,

Ф - магнитный поток в сердечнике, [Вб].

Закон Ома для участка цепи

Применяем к обмоткам трансформатора закон Ома для участка с ЭДС, находим напряжение на входе и выходе трансформатора:

R – сопротивление первичной или вторичной обмоток [Ом],

I – сила тока в них, [А]

U – напряжение в обмотках, [В].

Соотношение для коэффициента трансформации:

=К, где К – коэффициент трансформации.

 

  1. Теоретически ожидаемые результаты:

Отношение количества витков первой катушки трансформатора к количеству витков второй катушки должно быть равно отношению первичного напряжения ко вторичному и равняться коэффициенту трансформации. =К

Мощность тока в первичной и вторичной цепях, если пренебречь потерями, одинакова. Увеличение напряжения на выходе повышающего трансформатора в К раз сопровождается уменьшением силы тока во вторичной катушке в К раз:

III. Схема установки:

 

 
 
 

 

 


IV. Расчетные формулы:

 

V.Формулы погрешностей:

 

VI. Таблицы

Результаты измерений первичного и вторичного напряжения и вычисления коэффициента трансформации

Таблица 1.

Параметр U бл.п. U1 U2 k
Ед. измерения В В В  
  2,06 1,15 1,79
  4,15 2,38 1,74
  6,23 3,60 1,73
  8,35 4,84 1,72
  10,45 6,08 1,72

 

Результаты измерений первичных и вторичных напряжений и сил тока, вычисления передаваемой мощности (без учета потерь)

Таблица 2.

Параметр U бл.п. U1 I1 U2 I2 P
Ед. измерения В В А В А Вт
  2,03 0,17 1,07 0,20 0,214
  4,07 0,35 2,19 0,44 0,964
  6,11 0,52 3,32 0,67 2,224
  8,19 0,70 4,47 0,92 4,112
  10,26 0,88 5,62 1,16 6,519

При R=5 Ом

 

Результаты измерений первичных и вторичных напряжений и сил тока, вычисления КПД

Таблица 3.

Параметр U бл.п. U1 I1 U2 I2 КПД
Ед. измерения В В А В А %
  2,04 0,11 1,12 0,09 44,9
  4,14 0,21 2,30 0,20 52,9
  6,20 0,32 3,49 0,31 54,5
  8,28 0,43 4,69 0,43 56,6
  10,23 0,52 5,82 0,54 59,1

При R=10 Ом

 

VII. Пример вычисления

 

  1. Исходные данные:

 

  1. Вычисления:

 

  1. Окончательный результат:

Расчёт погрешностей:

Кт= = 1,67


Кср= = 1,74

VIII. Вывод

 

Отклонение подсчитанного коэффициента трансформации k составляет не более 5% от отношения количества витков первой катушки трансформатора к количеству витков второй катушки, следовательно, методика такого подсчета приемлема для изучения данного явления. С учётом погрешности