Тест по физике 11 класс: трансформатор

Что нужно знать

Трансформатор — это устройство, предназначенное для изменения напряжения переменного электрического тока при помощи явления электромагнитной индукции. Он состоит из замкнутого стального сердечника и двух обмоток: первичной и вторичной. Переменный ток в первичной обмотке создаёт изменяющийся магнитный поток в сердечнике, который вызывает появление переменного напряжения во вторичной обмотке. Основная характеристика трансформатора — коэффициент трансформации, который определяется формулой k = U1 / U2 = N1 / N2, где U1 и U2 — напряжения первичной и вторичной обмоток (В), N1 и N2 — число витков обмоток. Если k больше 1, трансформатор понижает напряжение, а если меньше 1 — повышает. Для идеального трансформатора выполняется равенство U1 * I1 = U2 * I2, где I1 и I2 — силы тока в обмотках (А), поэтому при повышении напряжения сила тока уменьшается. В реальном трансформаторе часть энергии теряется из-за нагревания обмоток и сердечника, поэтому КПД меньше 100 %. Трансформаторы широко применяются на электростанциях и подстанциях для повышения напряжения при передаче электроэнергии и его последующего понижения перед подачей потребителям. Например, бытовое зарядное устройство содержит трансформатор или электронную схему преобразования напряжения, обеспечивающую безопасное низкое напряжение для устройства. Типичная ошибка учеников — считать, что трансформатор изменяет напряжение постоянного тока: для обычного трансформатора необходим изменяющийся магнитный поток, поэтому он работает с переменным током.

Тест: 11 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что называют трансформатором?

    • Устройство для преобразования постоянного тока в переменный
    • Устройство для преобразования переменного напряжения с помощью электромагнитной индукции
    • Прибор для измерения силы электрического тока
    • Устройство для накопления электрического заряда
    Трансформатор изменяет напряжение переменного тока благодаря явлению электромагнитной индукции.

  2. 2. Из каких основных частей состоит простейший трансформатор?

    • Из двух конденсаторов и резистора
    • Из магнита и одного проводника
    • Из стального сердечника и двух обмоток
    • Из источника постоянного тока и реостата
    Простейший трансформатор имеет замкнутый стальной сердечник, первичную и вторичную обмотки.

  3. 3. Какое явление лежит в основе работы трансформатора?

    • Фотоэлектрический эффект
    • Электростатическая индукция
    • Тепловое действие электрического тока
    • Электромагнитная индукция
    Изменяющийся магнитный поток через вторичную обмотку вызывает в ней ЭДС индукции.

  4. 4. В каких единицах СИ измеряется коэффициент трансформации?

    • Коэффициент трансформации не имеет единицы измерения
    • В амперах
    • В вольтах
    • В омах
    Коэффициент трансформации является отношением двух напряжений или двух чисел витков, поэтому он безразмерный.

  5. 5. Как изменится напряжение на вторичной обмотке, если число её витков меньше числа витков первичной обмотки?

    • Останется неизменным при любых условиях
    • Уменьшится
    • Увеличится
    • Станет равным нулю
    Для трансформатора U2 / U1 = N2 / N1. При N2 меньше N1 вторичное напряжение меньше первичного.

  6. 6. Почему обычный трансформатор не работает при подключении первичной обмотки к источнику постоянного напряжения?

    • Вторичная обмотка не может создавать электрическое сопротивление
    • Стальной сердечник не проводит электрический ток
    • При постоянном токе отсутствует необходимое периодическое изменение магнитного потока
    • Постоянный ток не создаёт магнитного поля
    Для возникновения ЭДС индукции необходим изменяющийся магнитный поток. При установившемся постоянном токе магнитный поток не изменяется.

  7. 7. Для чего повышают напряжение при передаче электроэнергии на большие расстояния?

    • Чтобы полностью устранить сопротивление проводов
    • Чтобы сделать электрический ток постоянным
    • Чтобы увеличить силу тока в проводах
    • Чтобы уменьшить потери энергии на нагревание проводов
    При передаче одинаковой мощности повышение напряжения уменьшает силу тока. Поэтому снижаются потери мощности I²R в проводах.

  8. 8. Идеальный трансформатор имеет 500 витков в первичной обмотке и 100 витков во вторичной. Напряжение на первичной обмотке равно 220 В. Чему равно напряжение на вторичной обмотке?

    • 44 В
    • 110 В
    • 1100 В
    • 220 В
    Используем формулу U2 / U1 = N2 / N1. U2 = 220 * 100 / 500 = 44 В.

  9. 10. В первичной обмотке трансформатора 200 витков, а во вторичной — 800 витков. Напряжение первичной обмотки равно 110 В. Какое напряжение будет на вторичной обмотке идеального трансформатора?

    • 27,5 В
    • 440 В
    • 220 В
    • 110 В
    U2 = U1 * N2 / N1 = 110 * 800 / 200 = 440 В. Трансформатор повышает напряжение в 4 раза.

  10. 11. Идеальный понижающий трансформатор имеет напряжение на первичной обмотке 220 В, а на вторичной — 22 В. Сила тока во вторичной обмотке равна 4 А. Чему равна сила тока в первичной обмотке?

    • 40 А
    • 2 А
    • 0,4 А
    • 4 А
    По закону сохранения мощности U1 * I1 = U2 * I2. I1 = 22 * 4 / 220 = 0,4 А.

  11. 12. КПД реального трансформатора равен 90 %. Мощность, потребляемая первичной обмоткой, составляет 1000 Вт. Какую полезную мощность отдаёт вторичная обмотка?

    • 1100 Вт
    • 90 Вт
    • 1000 Вт
    • 900 Вт
    КПД определяется формулой η = P2 / P1 * 100 %. Следовательно, P2 = 1000 * 0,90 = 900 Вт.
Тесты по физике 11 класс