Формулы по физике 11 класс: трансформатор

Трансформатор — устройство для повышения или понижения напряжения переменного тока при передаче и распределении электрической энергии. Основные школьные формулы описывают соотношение напряжений, числа витков обмоток и силы тока, а также работу идеального трансформатора.

Формулы: трансформатор

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Коэффициент трансформации	k = U₁/U₂ = N₁/N₂	k — коэффициент трансформации U₁ — напряжение на первичной обмотке, В U₂ — напряжение на вторичной обмотке, В N₁ — число витков первичной обмотки N₂ — число витков вторичной обмотки
Соотношение напряжений и числа витков обмоток	U₁/U₂ = N₁/N₂ U₂ = U₁·N₂/N₁ U₁ = U₂·N₁/N₂	U₁ — напряжение на первичной обмотке, В U₂ — напряжение на вторичной обмотке, В N₁ — число витков первичной обмотки N₂ — число витков вторичной обмотки
Соотношение силы тока в идеальном трансформаторе	I₁/I₂ = N₂/N₁ I₂ = I₁·N₁/N₂ I₁ = I₂·N₂/N₁	I₁ — сила тока в первичной обмотке, А I₂ — сила тока во вторичной обмотке, А N₁ — число витков первичной обмотки N₂ — число витков вторичной обмотки
Равенство мощностей идеального трансформатора	P₁ = P₂ U₁·I₁ = U₂·I₂	P₁ — мощность, потребляемая первичной обмоткой, Вт P₂ — мощность, отдаваемая вторичной обмоткой, Вт U₁ — напряжение на первичной обмотке, В U₂ — напряжение на вторичной обмотке, В I₁ — сила тока в первичной обмотке, А I₂ — сила тока во вторичной обмотке, А
Коэффициент полезного действия трансформатора	η = P₂/P₁·100% η = U₂·I₂/(U₁·I₁)·100%	η — коэффициент полезного действия трансформатора, % P₁ — входная электрическая мощность, Вт P₂ — выходная электрическая мощность, Вт U₁ — напряжение первичной обмотки, В U₂ — напряжение вторичной обмотки, В I₁ — сила тока в первичной обмотке, А I₂ — сила тока во вторичной обмотке, А

Когда какую формулу применять

Чтобы определить коэффициент трансформации, разделите напряжение первичной обмотки на напряжение вторичной. Для повышающего трансформатора k < 1, для понижающего k > 1.
Чтобы найти неизвестное напряжение или число витков, используйте пропорцию между напряжениями и числом витков обмоток.
Для расчёта силы тока применяйте обратную пропорцию: при повышении напряжения сила тока уменьшается, а при понижении напряжения увеличивается.
При решении задач на мощность идеального трансформатора учитывайте равенство входной и выходной мощностей. Для реального трансформатора используйте КПД.
Перед вычислениями переводите значения в единицы СИ. Не путайте первичную и вторичную обмотки и не переставляйте местами числитель и знаменатель в формулах.

Пример решения задачи

Понижающий трансформатор имеет 1000 витков в первичной обмотке и 200 витков во вторичной. Напряжение на первичной обмотке составляет 220 В. Определите напряжение на вторичной обмотке.

Дано:

N₁ = 1000

N₂ = 200

U₁ = 220 В

U₂ — ?

Решение:

Используем соотношение напряжений и числа витков обмоток:

U₂ = U₁·N₂/N₁

Подставим значения:

U₂ = 220·200/1000 = 44 В

Ответ: 44 В