Лабораторная работа "Измерение коэффициента трансформации"
Теоретический материал. Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, связанных общим магнитным потоком. В одних трансформаторах магнитный поток замыкается по воздуху, в других — через стержневой ферритовый сердечник, замкнутый ферритовый или железный сердечник. Остановимся на низкочастотном трансформаторе. Трансформатор преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Простейший трансформатор состоит из двух отдельных катушек с разным числом витков и объединенных замкнутым сердечником из листовой трансформаторной стали. Если первичную катушку подключить к источнику переменного напряжения, а вторичную оставить разомкнутой (этот режим работы называют холостым ходом трансформатора), то в первичной обмотке появится слабый ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток. Этот поток наводит в каждом витке той и другой обмотки одинаковую ЭДС самоиндукции. Вот почему ЭДС индукции в обмотках прямо пропорциональна числу витков в них. При холостом ходе работы напряжение на вторичной обмотке равно наводимой в ней ЭДС, т. е. = U2. Ввиду слабого тока в первичной обмотке можно считать, что = U1. Поэтому
U 1 / U 2 = n 1 / n 2 =K, где K — коэффициент трансформации, n1 — число витков в первичной обмотке, n2 — число витков во вторичной обмотке. Если K < 1, то U1 < U2, т. е. трансформатор повышающий, если K > 1, то трансформатор понижающий. Примером понижающего трансформатора является трансформатор адаптера, вторичная обмотка которого имеет ряд отводов, что и позволяет получать различные напряжения, фиксируемые с помощью переключателя. Цель работы: смоделировать трансформатор и определить коэффициент трансформации. Приборы и материалы: адаптер, мультиметр M890G, контурные катушки из комплекта для сборки детекторного радиоприемника, калориметрические тела, ферритовый стержень, полоска из жести длиной 50—60 см, шириной до 20 мм (как для обивки ящиков), провода соединительные. Указания к работе: 1. К зажимам катушки СВ присоедините вольтметр переменного тока V2 (рис. 74) с пределом измерения 2 В. Зажимы катушки ДВ присоедините к выводам переменного тока адаптера с переключателем в положении «12 V». Зафиксируйте показания прибора. Вовнутрь катушки поочередно вводите калориметрические тела (алюминиевое, латунное, железное) и каждый раз фиксируйте показания вольтметра.
Рис. 74
2. Сначала одним концом вставьте в катушку ленту из жести, а затем эту ленту замкните и далее свейте ее в несколько витков, т. е. получите полноценную модель трансформатора. После каждой операции фиксируйте показания вольтметра (см. рис. 74).
4. Присоедините вольтметр V1 с пределом измерения мультиметра 20 В к выводам переменного тока адаптера. Фиксируйте показания прибора в зависимости от положения переключателя на адаптере. Зная напряжение сети, определите каждый раз коэффициент трансформации.
