Номер 4, страница 68 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

4. Какой трансформатор называется повышающим? Понижающим?

Трансформатор — это устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины при неизменной частоте. Он состоит из двух (или более) катушек (обмоток) с проводом, индуктивно связанных между собой, и работает на принципе электромагнитной индукции.

Обмотка, на которую подается входное напряжение, называется первичной, а обмотка, с которой снимается выходное напряжение, — вторичной. Обозначим число витков в первичной обмотке как $n_1$, а во вторичной — как $n_2$.

Ключевой характеристикой трансформатора является коэффициент трансформации $k$, который определяется как отношение числа витков во вторичной обмотке к числу витков в первичной:

$k = \frac{n_2}{n_1}$

В идеальном трансформаторе (без потерь энергии) отношение напряжений на обмотках равно коэффициенту трансформации:

$\frac{U_2}{U_1} \approx \frac{n_2}{n_1} = k$

где $U_1$ и $U_2$ — напряжения на первичной и вторичной обмотках соответственно. В зависимости от значения коэффициента трансформации трансформаторы делятся на повышающие и понижающие.

Повышающий трансформатор

Повышающим называется трансформатор, который увеличивает переменное напряжение. В таком трансформаторе выходное напряжение $U_2$ больше входного напряжения $U_1$.

Это достигается за счет того, что число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной:

$n_2 > n_1$

Следовательно, для повышающего трансформатора коэффициент трансформации больше единицы:

$k > 1$

Так как мощность в идеальном трансформаторе сохраняется ($P_1 \approx P_2$, или $U_1I_1 \approx U_2I_2$), увеличение напряжения сопровождается пропорциональным уменьшением силы тока во вторичной обмотке ($I_2 < I_1$).

Ответ: Повышающий трансформатор — это трансформатор, у которого число витков во вторичной обмотке ($n_2$) больше, чем в первичной ($n_1$), что приводит к увеличению напряжения ($U_2 > U_1$). Его коэффициент трансформации $k > 1$.

Понижающий трансформатор

Понижающим называется трансформатор, который уменьшает переменное напряжение. В таком трансформаторе выходное напряжение $U_2$ меньше входного напряжения $U_1$.

Это достигается за счет того, что число витков во вторичной обмотке меньше, чем в первичной:

$n_2 < n_1$

Следовательно, для понижающего трансформатора коэффициент трансформации меньше единицы:

$k < 1$

Соответственно, при понижении напряжения сила тока во вторичной обмотке увеличивается ($I_2 > I_1$), так как мощность в идеальном случае остается неизменной.

Ответ: Понижающий трансформатор — это трансформатор, у которого число витков во вторичной обмотке ($n_2$) меньше, чем в первичной ($n_1$), что приводит к уменьшению напряжения ($U_2 < U_1$). Его коэффициент трансформации $k < 1$.