Трансформатор — тренажёр для 11 класса
Почему в розетке 220 В, а телефон заряжается от 5 В? Потому что между ними стоит трансформатор. Он меняет напряжение переменного тока. В тренажёре задания построены на понимании того, как количество витков влияет на напряжение.
Что проверяет эта тема
- Понимать устройство трансформатора.
- Применять формулу U₁/U₂ = N₁/N₂.
- Различать повышающий и понижающий трансформатор.
- Понимать, почему трансформатор работает только на переменном токе.
Формулы и правила
| Что ищем | Формула | Обозначения |
|---|---|---|
| Коэффициент трансформации | $U₁ / U₂ = N₁ / N₂$ | U₁, U₂ — напряжения, N₁, N₂ — число витков. |
| Повышающий | U₂ > U₁ | N₂ > N₁ (напряжение растет). |
| Понижающий | U₂ < U₁ | N₂ < N₁ (напряжение падает). |
Разбор задачи по шагам
Задача: В первичной обмотке 1000 витков, во вторичной 100. Напряжение в первичной обмотке 220 В. Найдите напряжение на вторичной обмотке.
Шаг 1. Записываем формулу. U₁ / U₂ = N₁ / N₂. Почему: Напряжение пропорционально количеству витков.
Шаг 2. Подставляем значения. 220 / U₂ = 1000 / 100. 220 / U₂ = 10.
Шаг 3. Выражаем U₂. U₂ = 220 / 10 = 22 В.
Шаг 4. Делаем вывод. Это понижающий трансформатор (напряжение упало). Ответ: 22 В.
Ещё один разбор
Задача. $U_1=636$ В, $N_1=429$, $N_2=4511$. $U_2$ (В)?
Ответ: 6687.64
Типичные ошибки
Почему: Не видят, где вход, а где выход
Как проверить: Первичная — та, к которой подключают источник. Вторичная — та, с которой снимают напряжение.
Почему: Не понимают, зачем переменный ток
Как проверить: Трансформатор работает только на переменном токе. Для постоянного нужен другой преобразователь.
Почему: Переворачивают формулу
Как проверить: U₁/U₂ = N₁/N₂. Отношение напряжений равно отношению витков.
Типы задач в тренажёре
В тренажёре:
- Найти U₂ по виткам.
- Найти количество витков.
- Определить тип (повышающий/понижающий).
- Мощность (P₁ = P₂).
Все ответы с проверкой.
Кому и когда это нужно
Тема изучается в 11 классе. В ЕГЭ по физике это задание № 16.
Родителям: объясните на примере зарядки телефона. Трансформатор в зарядке «понижает» 220 В до 5 В, чтобы телефон не сгорел. Именно поэтому зарядки такие большие (внутри катушка с проволокой).
Частые вопросы
Почему трансформатор гудит?
Внутри есть железный сердечник. Переменный ток создает вибрацию, из-за которой появляется гул.
Почему нельзя передавать 220 В на большие расстояния?
Из-за потерь на нагрев проводов. Поэтому напряжение повышают до тысяч вольт для передачи, а потом понижают перед подачей в дома.
Примеры задач
Готовы попробовать свои силы?
В тренажёре задачи проверяются автоматически, а после ошибки показывается пошаговое решение.
Перейти к задачам