1avtoportal.ru


При онанизме болезни простаты
14 2994

    Определение магнитного потока через сердечник

    Раздел: Радикулит Дата публикации: 08.08.2015, 21:48

    Цифровой ресурс может использоваться для обучения в рамках программы средней школы (профильного и углубленного уровней).

    Компьютерная программа иллюстрирует принцип действия трансформатора.

    Краткая теория

    Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы. Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы из магнитомягкого материала, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Различают два режима работы трансформатора.

    1. Трансформатор на холостом ходу (нагрузка отсутствует)

    При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В режиме холостого хода, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.

    Если полную ЭДС индукции, возникающую в первичной обмотке (имеющей N1 витков) обозначить как ε1, а полную ЭДС индукции, возникающую во вторичной обмотке (N2 витков) как ε2, то имеет место следующее соотношение:

    Активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции.

    Величина K называется коэффициентом трансформации. При K > 1 трансформатор является понижающим, а при K < 1 – повышающим.

    2. Работа нагруженного трансформатора

    Если к концам вторичной обмотки присоединить нагрузку, потребляющую электроэнергию, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца должен уменьшить изменения магнитного потока в сердечнике. Уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно уменьшить и ЭДС индукции в первичной обмотке. Но это невозможно, так как модуль напряжения на зажимах первичной катушки по прежнему приблизительно равен модулю ЭДС индукции. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:

    Отсюда:

    Таким образом, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

    Работа с моделью

    Компьютерная программа моделирует два режима работы трансформатора.

    • Трансформатор на холостом ходу (ненагруженный).
    • Нагруженный трансформатор.

    В режиме холостого хода модель позволяет проводить эксперимент, изменяя число витков первичной и вторичной обмотки трансформатора, напряжение на первичной обмотке (напряжение на вторичной обмотке изменяется автоматически, в соответствии с выбранными пользователем параметрами).

    В режиме нагруженного трансформатора можно изменять число витков первичной и вторичной обмотки, напряжение на первичной обмотке, сопротивление нагрузки. Выводятся значения напряжения на вторичной обмотке, а также силы тока в первичной и вторичной обмотках.

    Рекомендации по применению модели

    Данная модель может быть применена в качестве иллюстрации на уроках изучения нового материала в 11 классе по теме «Трансформатор». На примере этой модели можно рассмотреть с учащимися принцип действия трансформатора, его работу на холостом ходу и с нагрузкой.

    Пример планирования урока с использованием модели

    Тема «Трансформатор»

    Цель урока: рассмотреть принцип действия трансформатора, ввести понятие холостого хода трансформатора, коэффициента трансформации.


    п/п
    Этапы урока Время,
    мин
    Приемы и методы
    1 Организационный момент 2
    2 Повторить основные понятия из темы «Электромагнитная индукция» 10 Фронтальный опрос
    3 Объяснение нового материала по теме «Трансформатор» 20 Объяснение нового материала с использованием модели «Трансформатор»
    4 Решение задач по теме «Трансформатор» 10 Фронтальная работа с использованием модели «Трансформатор»
    5 Объяснение домашнего задания 3

    Таблица 1. 

    Примеры вопросов

    • Что можно сказать о магнитном потоке, пронизывающем первичную и вторичную обмотки трансформатора? Какая часть трансформатора это обеспечивает?
    • За счет чего трансформатор изменяет величину напряжения?
    • По данным модели определить коэффициент трансформации.
    • Определить повышающий трансформатор или понижающий.

    Источник: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/178...

О сайте

1avtoportal.ru