9 задач по физике для 11 класса по теме «Трансформатор» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.
Первичная обмотка трансформатора содержит 600 витков, а вторичная — 150 витков. Напряжение на первичной обмотке равно 220 В. Определите напряжение на вторичной обмотке. Трансформатор считать идеальным.
Дано: N₁ = 600; N₂ = 150; U₁ = 220 В.
Найти: U₂.
Решение: Для идеального трансформатора отношение напряжений равно отношению числа витков обмоток:
U₁ / U₂ = N₁ / N₂.
Отсюда U₂ = U₁ · N₂ / N₁.
U₂ = 220 · 150 / 600 = 55 В.
Ответ: 55 В.
На первичную обмотку трансформатора подано переменное напряжение 12 В. Во вторичной обмотке имеется 500 витков, а напряжение на ней составляет 60 В. Определите число витков первичной обмотки. Трансформатор считать идеальным.
Дано: U₁ = 12 В; U₂ = 60 В; N₂ = 500.
Найти: N₁.
Решение: Используем соотношение для идеального трансформатора:
U₁ / U₂ = N₁ / N₂.
Отсюда N₁ = N₂ · U₁ / U₂.
N₁ = 500 · 12 / 60 = 100 витков.
Ответ: 100 витков.
С помощью трансформатора напряжение в бытовой электрической сети 220 В понижают до 22 В для питания электронного устройства. Определите коэффициент трансформации, если он определяется как отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки. Трансформатор считать идеальным.
Дано: U₁ = 220 В; U₂ = 22 В.
Найти: k.
Решение: Коэффициент трансформации определяется формулой:
k = N₁ / N₂ = U₁ / U₂.
k = 220 / 22 = 10.
Ответ: 10.
Идеальный трансформатор понижает напряжение с 240 В до 24 В. Сила тока во вторичной обмотке составляет 5 А. Определите силу тока в первичной обмотке.
Дано: U₁ = 240 В; U₂ = 24 В; I₂ = 5 А.
Найти: I₁.
Решение: Для идеального трансформатора мощности первичной и вторичной обмоток равны:
U₁ · I₁ = U₂ · I₂.
Отсюда I₁ = U₂ · I₂ / U₁.
I₁ = 24 · 5 / 240 = 0,5 А.
Ответ: 0,5 А.
Понижающий трансформатор подключён к сети переменного тока напряжением 220 В. Число витков первичной обмотки равно 1100, а вторичной — 100. К вторичной обмотке подключён прибор сопротивлением 4 Ом. Определите силу тока во вторичной обмотке. Трансформатор считать идеальным.
Дано: U₁ = 220 В; N₁ = 1100; N₂ = 100; R = 4 Ом.
Найти: I₂.
Решение: Сначала найдём напряжение на вторичной обмотке:
U₂ = U₁ · N₂ / N₁.
U₂ = 220 · 100 / 1100 = 20 В.
По закону Ома сила тока во вторичной цепи равна:
I₂ = U₂ / R.
I₂ = 20 / 4 = 5 А.
Ответ: 5 А.
Трансформатор подключён к сети напряжением 220 В. На первичной обмотке 1000 витков, на вторичной — 200 витков. Сила тока во вторичной обмотке составляет 3 А. Определите мощность, потребляемую трансформатором из сети. Трансформатор считать идеальным.
Дано: U₁ = 220 В; N₁ = 1000; N₂ = 200; I₂ = 3 А.
Найти: P₁.
Решение: Найдём напряжение вторичной обмотки:
U₂ = U₁ · N₂ / N₁.
U₂ = 220 · 200 / 1000 = 44 В.
Мощность вторичной обмотки:
P₂ = U₂ · I₂ = 44 · 3 = 132 Вт.
Для идеального трансформатора P₁ = P₂.
Следовательно, P₁ = 132 Вт.
Ответ: 132 Вт.
Повышающий трансформатор используется для передачи электроэнергии. Напряжение на первичной обмотке равно 110 В, а на вторичной — 1100 В. Число витков вторичной обмотки составляет 5000. Сила тока во вторичной обмотке равна 0,4 А. Определите число витков первичной обмотки. Трансформатор считать идеальным.
Дано: U₁ = 110 В; U₂ = 1100 В; N₂ = 5000; I₂ = 0,4 А.
Найти: N₁.
Решение: Для идеального трансформатора отношение напряжений равно отношению числа витков:
U₁ / U₂ = N₁ / N₂.
Отсюда N₁ = N₂ · U₁ / U₂.
N₁ = 5000 · 110 / 1100 = 500 витков.
Ответ: 500 витков.
Идеальный трансформатор понижает напряжение с 220 В до 11 В. К вторичной обмотке подключён нагревательный прибор мощностью 55 Вт. Определите силу тока в первичной обмотке трансформатора.
Дано: U₁ = 220 В; U₂ = 11 В; P₂ = 55 Вт.
Найти: I₁.
Решение: Для идеального трансформатора мощности обмоток равны:
P₁ = P₂ = 55 Вт.
Мощность первичной обмотки определяется формулой:
P₁ = U₁ · I₁.
Отсюда I₁ = P₁ / U₁.
I₁ = 55 / 220 = 0,25 А.
Ответ: 0,25 А.
Идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации 5 подключён к сети напряжением 220 В. Ко вторичной обмотке подключена нагрузка, потребляющая мощность 880 Вт. Трансформатор работает в течение 10 минут. Определите электрическую энергию, потреблённую первичной обмоткой за это время, в килоджоулях.
Дано: k = 5; U₁ = 220 В; P₂ = 880 Вт; t = 10 мин = 600 с.
Найти: A.
Решение: Для идеального трансформатора входная мощность равна выходной:
P₁ = P₂ = 880 Вт.
Электрическая энергия, потреблённая первичной обмоткой:
A = P₁ · t.
A = 880 · 600 = 528000 Дж.
Переведём энергию в килоджоули:
A = 528000 / 1000 = 528 кДж.
Ответ: 528 кДж.