Визначення кількості витків в обмотках трансформатора (стр. 1 из 4)

Перелік лабораторних робіт з фізики

№ п/п	Назва лабораторних робіт	Кількість годин
1.	Дослідне підтвердження закону Бойля-Маріотта	2
2.	Визначення абсолютної і відносної вологості повітря	2
3.	Визначення модуля пружності гуми	2
4.	Порівняння молярних теплоємностей металів	2
5.	Визначення ЕРС і внутрішнього опору джерела струму	2
6.	Визначення питомого опору провідника	2
7.	Дослідження залежності потужності та ККД джерела струму від його навантаження	2
8.	Спостереження дії магнітного поля на струм	2
9.	Визначення температурного коефіцієнту опору міді	2
10.	Визначення заряду електрона	2
11.	Визначення кількості витків в обмотках трансформатора	2
12.	Визначення показника заломлення скла	2
13.	Спостереження явища інтерференції світла	2
14.	Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки	2
15.	Визначення оптичної сили та фокусної відстані вбираючої лінзи	2
16.	Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями	2

Лабораторна робота №11 (2 години)

Тема Визначення кількості витків в обмотках трансформатора

1 Мета роботи: набути уміння обчислювати коефіцієнт трансформації та кількість витків в обмотках трансформатора.

2 Прилади і обладнання:

2.1 Розбірний трансформатор (дві котушки і залізне осердя)

2.2 Джерело змінного струму (КЕФ-8)

2.3 Один або два вольтметри на змінний струм

2.4 Дріт для виготовлення додаткової обмотки

2.5 Пуста котушка

2.6 З’єднувальні провідники 4-6 шт.

3 Загальні теоретичні положення

Відомо, що електричну енергію зручно і просто передавати від генератора до споживача. Проте воно пов’язано із значними втратами в проводах, внаслідок їх нагрівання. Ефективним шляхом зменшення теплових втрат у проводах лінії передач є одночасне зменшення сили струму зі збільшенням напруги при незмінній потужності струму. Тому передавання електроенергії на далекі віддалі стало можливим лише після того, як П. М. Яблочков винайшов трансформатор. Трансформатор – це пристрій, призначений для перетворення змінного струму однієї напруги U₁ у змінний струм іншої напруги U₂, але тієї самої частоти.

Малюнок 1 – Схема трансформатора, що підвищує напругу (підвищувальний трансформатор)

Трансформатор складається з двох котушок (обмоток), надітих на замкнене залізне осердя. Первинна обмотка вмикається до джерела змінної напруги, а до вторинної обмотки під’єднують користувача електроенергії. За допомогою залізного осердя змінне магнітне поле з першої котушки потрапляє у другу котушку, де збуджується електрорушійна сила (ЕРС) Е за законом електромагнітної індукції:

(1)

Оскільки магнітний потік в середині осердя однаковий у всіх перерізах, то в кожному витку первинної і вторинної обмотках виникає однакова ЕРС індукції -

. Отже, якщо первинна обмотка має n₁ витків, а вторинна - n₂, то ЕРС індукції Е₁ і Е₂ в обмотках прямо пропорційні кількості витків у них:

, (2)

де n₁ – кількість витків первинної обмотки, шт.;

n₂ – кількість витків вторинної обмотки, шт.;

Е₁, Е₂ – ЕРС у першій, другій обмотках, В.

Коефіцієнт k називають коефіцієнтом трансформації і його

визначають під час холостого ходу трансформатора, коли розімкнуто коло вторинної обмотки.

Тому

, (3)

де U₁ – напруга на затискачах первинної обмотки, В;

U₂ – напруга на затискачах вторинної обмотки, В.

Якщо U₁ < U₂, то трансформатор називається підвищувальним, а при U₁ > U₂ – знижувальним. Один і той самий трансформатор можна використовувати, як підвищувальний, так і знижувальний, якщо поміняти місцями його обмотки.

Оскільки ККД трансформатора дуже близький до 1, то для спрощення розрахунків можна знехтувати втратами потужності в трансформаторі (нагрівання обмоток, розсіяння магнітного поля,... ) і вважати, що Р₁ ≈ Р₂:

, (4)

де I₁ , I₂– сила струму у первинній, вторинній обмотці відповідно, А.

Звідки знайдемо:

, (5)

З формули 4 видно, що при підвищенні напруги, сила струму зменшується і, навпаки, при зниженні напруги, сила струму збільшується. Тому. при зниженні напруги, у другій котушці тече більший струм і потрібно використовувати провідник більшого діаметра, ніж у першій котушці.

4 Порядок виконання роботи

4.1 Намотати на пусту котушку додаткову обмотку, підрахувавши при цьому кількість її витків n₀.

4.2 Приєднати трансформатор до джерела змінної напруги так, щоб додаткова обмотка була вторинною.

4.3 Виміряти напругу U₁ на первинній та U₀ на вторинній обмотках і обчислити коефіцієнт трансформації:

, (5)

4.4 За відомим коефіцієнтом трансформації:

, (6)

обчислити кількість витків n₁ первинної обмотки:

, (7)

4.5 Для визначення кількості витків у вторинній обмотці n₂ знову приєднують трансформатор до джерела струму зробивши другу котушку первинною і залишивши додаткову котушку у місті вторинної обмотки.

4.6 Виміряти напругу на обмотках U₂ і U₀і обчислити коефіцієнт трансформації:

, (8)

4.7 За відомим значенням коефіцієнта трансформації k₂ обчислити кількість витків n₂ вторинної обмотки:

(9)

5 Контрольні запитання

5.1 Для чого призначений трансформатор і яка його будова?

5.2 Що називають коефіцієнтом трансформації?

5.3 Що відбудеться у другій обмотці трансформатора, якщо на першу обмотку подати постійну напругу?

5.4 Який тип трансформатора використовують для зварювального апарата, якщо для зварювання металів потрібен великий струм?

5.5 Чи можна зняти котушку трансформатора з осердя і подати на неї напругу, яка вказана на ній?

5.6 У скільки разів треба підвищити напругу, щоб втрати зменшити у n раз? (Використати формули

; ).

5.7 Чому ККД трансформатора значно вищій ніж ККД електродвигуна?

5.8 Який ще існує шлях зменшення теплових втрат у провіднику, крім зменшення сили струму?

5.9 Який тип трансформатора використовують біля електростанції, біля користувача?

6 Висновки

7 Оформлення звіту

Лабораторна робота №12 (2 години)

Тема Визначення показника заломлення скла

1 Мета роботи: навчитись визначати показник заломлення скла.

2 Прилади і обладнання:

7.1 Скляна пластинка з паралельними гранями

7.2 Аркуш паперу

7.3 4 кнопки

7.4 Транспортир

7.5 3 шпильки

7.6 Олівець

7.7 Трикутник

7.8 Дощечка

7.9

8 Загальні теоретичні положення

Кожний промінь світла, що проходе з одного середовища в інше, на межі цих середовищ заломлюється.

Заломлення світла – це зміна напрямку розповсюдження світла при переході з одного середовища в друге. Причина заломлення світла – зміна його швидкості поширення.

Кут між падаючим променем і перпендикуляром до поверхні, опущеним у точку падіння променя, називають кутом падіння (α). Кут між заломленим променем і продовженням перпендикуляра, опущеним у точку падіння променя, називають кутом заломлення (β).

Малюнок 1 - Схема досліду

Закон заломлення світла.

При всіх змінах кутів падіння α і заломлення β відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для даних двох середовищ є величина стала, яка називається відносним показником заломлення n другого середовища відносно першого: