Практические задания. Трансформатор. Холостой ход.

Трансформатор. Холостой ход.

 

1. В первичной обмотке трансформатора течет ток . Магнитный поток, создаваемый этим током, практически полностью проходит через железный сердечник трансформатора. Магнитная проницаемость сердечника μ. Определите ЭДС индукции во вторичной разомкнутой обмотке, если число витков в первичной обмотке N₁, а во вторичной N₂. Какое напряжение подается на первичную обмотку, Сечение сердечника трансформатора S, Эффективная длина сердечника L. Активным сопротивлением сердечника пренебречь.

2. Ток в первичной обмотке равномерно увеличивают. По какому закону меняется напряжение во вторичной обмотке?

3. Объясните устройство лабораторного регулировочного трансформатора. Как меняется напряжение на выходе трансформатора при перемещении контакта К вправо?

 

4. Активное сопротивление первичной обмотки трансформатора равно 100 Ом, индуктивность обмотки 3 Гн. Первичная обмотка трансформатора питается от сети переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Определите ток в первичной катушке при холостом ходе, ЭДС индукции, возникающую в первичной катушке, и мощность, потребляемую трансформатором на холостом ходу.

5. На железный сердечник намотаны две катушки. Магнитный поток, создаваемый каждой катушкой, не выходит из сердечника и делится поровну в местах его разветвления. При включении катушки 1 в цепь переменного тока с напряжением 40 В напряжение на второй катушке равно 10 В. Какое напряжение будет на разомкнутых зажимах катушки 1, если катушку 2 включить в цепь переменного тока с напряжением 10 В?

6. Почему при разомкнутой вторичной цепи энергия, потребляемая трансформатором, мала? На что тратится эта энергия? Является ли энергия, потребляемая трансформатором на холостом ходу, полезной? Как уменьшают потери?

7. Через замкнутый кольцевой сердечник трансформатора, понижающего напряжение с U₁ = 220 В до U₂ = 42 В, пропущен провод, концы которого присоединены к вольтметру. Вольтметр показывает напряжение U = 0,5 В. Определите число витков в каждой из катушек.

Трансформатор. Рабочий ход.

 

1. Первичная обмотка понижающего трансформатора с коэффициентом трансформации К = 8 включена в сеть с напряжением U₁ = 220 В. Сопротивление вторичной обмотки R₂ = 2 Ом, сила тока в ней I₂ = 3 А. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке и рассеянием магнитного потока пренебречь. Каков КПД трансформатора?

2. Почему опасно замыкание хотя бы одного витка вторичной обмотки?

3. Первичная обмотка трансформатора включена в сеть переменного тока с напряжением U₁ = 220 В, разность потенциалов на зажимах вторичной обмотки U₂ = 20 В, ее сопротивление R₂ = 1 Ом. Сила тока во вторичной обмотке I₂ = 2 А. Определите коэффициент трансформации и КПД трансформатора. Потерями в первичной обмотке и рассеянием магнитного потока пренебречь.

4. От вторичной обмотки трансформатора сопротивлением R = 0,1 Ом питаются 1000 параллельно включенных ламп мощности Р = 100 Вт каждая, рассчитанных на напряжение U = 220 В. Определите КПД трансформатора, пренебрегая рассеянием магнитного потока в ярме трансформатора и потерями энергии в первичной обмотке.

5. Первичная обмотка трансформатора, включенного в сеть напряжением U₁ = 380 В, имеет N₁ = 2400 витков. Какое число витков должна иметь вторичная обмотка этого трансформатора, чтобы при напряжении U₂ = 11 В на ее зажимах передавать во внешнюю цепь мощность Р = 22 Вт? Сопротивление вторичной обмотки R₂ = 0,2 Ом. Рассеяние магнитного потока в ярме трансформатора и потери энергии в его первичной обмотке пренебрежимо малы.

Расчет цепей переменного тока

1. Определите общее напряжение на участке цепи, изображенной на рисунках, если показания вольтметров U₁ = 12 В, U₂ = 5 В:

 

 

2. Определите силу тока в неразветвленной части цепи, если I₁ =4 А, I₂ =3 А. Активное сопротивление катушки пренебрежимо мало.

 

 

3. Определите показания вольтметра в цепи переменного, показанной на рисунке, если показание амперметра I =2,4 А, L =159 мГн, С =106 мкФ, R =56 Ом. Частота тока в цепи ν = 50 Гц.

4. Определите силу тока в цепи, изображенной на рисунке, считая известными значения С, R, R. На цепь подано переменной напряжение U с циклической частотой ω.

 

5. Определите силу тока в цепи, изображенной на рисунке, считая известными C и L. Напряжение на клеммах источника меняется по закону:

 

6. Нарисовать векторную диаграмму для цепи, изображенной на рисунке. При какой частоте генератора переменного тока сил тока в неразветвленной части цепи будет минимальной? Что можно сказать о токе в контуре в этом случае?

Практикум «Переменный ток»

 

1. Напряжение и сила тока в катушке изменяются по законам U(t) = 60sin(314t+0,25) и I(t)=15sin(314t) соответственно (все величины измеряются в единицах СИ). Определите разность фаз между напряжением и током, полное сопротивление катушки, коэффициент мощности, активное и индуктивное сопротивления, индуктивность катушки. Какая средняя мощность потребляется этой катушкой?

2. В цепи переменного тока показания вольтметров V₁ и V₂ составляют U₁ = 12 В и U₂ = 9 В соответственно. Определите показания вольтметра V₃. Вольтметры считайте идеальными.

3. Последовательно с электроплиткой в сеть переменного тока частоты v = 50 Гц включена катушка индуктивности. При этом мощность плитки упала в 2 раза. Определите индуктивность катушки, если активное сопротивление плитки R = 50 Ом. Активное сопротивление катушки пренебрежимо мало.

4. Определите силу тока в неразветвленной части цепи, если I₁ = 4 A, I₂ = 3 A. Активным сопротивлением катушки можно пренебречь.

 

5. Когда на первичную обмотку трансформатора было подано напряжение U₁ = 220 В, напряжение на вторичной обмотке в режиме холостого хода составило U₂ = 130 В. Определите число витков во вторичной катушке трансформатора, если в первичной катушке число витков N₁ = 400, а в сердечнике рассеивается 3,8 % магнитного потока.

6. Определите показания вольтметра в цепи переменного тока, показанной на рисунке, если показание амперметра I = 2,4 А, L = 159 мГн, С – 106 мкФ, R = 56 Ом. Частота переменного тока в сети v = 50 Гц. Активное сопротивление катушки пренебрежимо мало. Приборы считайте идеальными.

 

 

Практическое занятие «Расчет цепей переменного тока»

1. Определите общее напряжение на участке цепи, изображенной на рисунках, если показания вольтметров U₁ = 12 В, U₂ = 5 В:

 

2. Определите общее (входное) напряжение для следующих цепей:

 

3. Определите силу тока в неразветвленной части цепи, если I₁ =4 А, I₂ =3 А. Активное сопротивление катушки пренебрежимо мало.

 

 

4. Определите общий (входной) ток для следующих цепей:

5. Определите показания вольтметра в цепи переменного тока, показанной на рисунке, если показание амперметра I =2,4 А, L =159 мГн, С =106 мкФ, R =56 Ом. Частота тока в цепи ν = 50 Гц.

 

6. Нарисовать векторную диаграмму для цепи, изображенной на рисунке. При какой частоте генератора переменного тока сил тока в неразветвленной части цепи будет минимальной? Что можно сказать о токе в контуре в этом случае?