В статье собраны задачи из задачника Никуловой и Москалева по теме “трансформатор”. Теоретические сведения позволят ответить на все предлагаемые вопросы, ознакомьтесь со статьей внимательно.
Задача 1. Почему сердечники в трансформаторе делают
А)из ферромагнитной стали;
Б) не сплошными, а из тонких изолированных пластин?
1) для усиления магнитного поля и уменьшения потерь при перемагничивании;
2) для уменьшения нагрева сердечника;
3) для уменьшения силы тока во вторичной обмотке трансформатора;
4) для увеличения коэффициента передачи трансформатора.
Поскольку трансформатор работает на переменном токе, его сердечник перемагничивается 50 раз в секунду (промышленная частота тока 50 Гц). На перемагничивание (разворот доменов – таких областей, которые намагничены в одном направлении) тратится энергия. Поэтому чем легче «развернуть» домены, проще перемагнитить – тем меньше мы затратим энергии. Ферромагнитная сталь обладает как раз такими свойствами: легко перемагничивается. Кроме того, намагниченность сердечника в одном направлении означает, что он обладает собственным потоком – то есть дополнительно усиливает внешнее поле.
Как ток вызывает появление потока, так и наоборот, поток вызывает появление тока. Поэтому, когда массивный сердечник пронизывается потоком, в нем неизбежно возникнет ток. Эти токи вихревого характера, их так и называют: вихревыми. Или токами Фуко. Ток, согласно закону Джоуля-Ленца, нагревает проводник: то есть сердечник будет греться. Чтобы этого избежать, надо воспрепятствовать протеканию этого тока. Можно для этого увеличить сопротивление: добавить кремний, например (около 5 %), или разделить сердечник на пластинки, изолированные лаком.
Задача 2. Можно ли использовать трансформатор
А) для изменения постоянного напряжения,
Б) для изменения переменною напряжения?
3) можно только для повышения напряжения;
4) можно только для понижения напряжения.
ЭДС наводится только при изменении магнитного потока, поэтому трансформатор работает только на переменном токе.
Задача 3. 
и 
– напряжение и количество витков первичной обмотки трансформатора, . 
и 
-для вторичной обмотки. Можно ли использовать формулу 
для определения напряжения во вторичной обмотке, если трансформатор работает
А) при большой нагрузке,
В) при малой нагрузке?
1) да;
3) можно, если трансформатор небольшой мощности;
4) можно, только если трансформатор большой мощности.
Большая нагрузка – это малое сопротивление. При малом сопротивлении ток – большой. Следовательно, большой ток будет создавать большое падение напряжения на проводах обмотки. Кроме того, вырастут и потери на потоки рассеяния. Следовательно, не будет соблюдаться примерное равенство 
, то есть при большой нагрузке мы не можем пользоваться формулой. При малой нагрузке (большое сопротивление нагрузки, малый ток) потерями можно пренебречь и использовать формулу можно.
Задача 4. По какой из формул можно определить
Б) коэффициент трансформации?
1)
2) 
3) 
4) 
Задача 5. Напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора 220 В, мощность 44 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если отношения числа витков обмоток 
. (Потери энергии не учитывать.)
Напряжение на вторичной обмотке будет равно
Если считать, что потерь нет, то мощность во вторичной обмотке такая же, как и в первичной, следовательно, ток будет равен
Задача 6. Выберите два верных утверждения.
1) У понижающего трансформатора провода первичной обмотки обычно имеют сечение больше, чем провода вторичной обмотки.
2) У повышающего трансформатора провода первичной обмотки обычно имеют сечение больше, чем провода вторичной обмотки.
3) У повышающего трансформатора ток в первичной обмотке больше, чем ток во вторичной обмотке.
4) У понижающего трансформатора ток в первичной обмотке больше, чем ток во вторичной обмотке.
Определим ток в первичной обмотке для предыдущей задачи:
Следовательно, для проводов первичной обмотки может быть выбран провод меньшего сечения.
Задача 7. В электрической цепи (см. рис.) уменьшают количество витков во вторичной обмотке. Как изменятся: показания первого вольтметра; показания первого амперметра; показания второго вольтметра?
Изменение количества витков во вторичной обмотке приведет к уменьшению напряжения , поэтому показания второго вольтметра уменьшатся. Соответственно, уменьшатся и показания амперметра во вторичной обмотке. Показания первого вольтметра никак не изменяются ни при каких изменениях во вторичной обмотке. А, так как при отсутствии потерь мощность трансформатора (первичной и вторичной обмоток) одна и та же, то при уменьшении мощности вторичной обмотки уменьшится и потребляемая, вследствие чего ток в первичной обмотке станет меньше.
Задача 8. Понижающий трансформатор включен в сеть с напряжением 1000 В и потребляет от сети мощность, равную 400 Вт. Каков КПД трансформатора, если во вторичной обмотке течет ток 3,8 А, а 
?
Определим напряжение во вторичной обмотке:
Задача 9. Понижающий трансформатор () включен в сеть напряжением 220 В. Каково напряжение на выходе трансформатора, если сопротивление вторичной обмотки 0,3 Ом, а сопротивление полезной нагрузки 3 Ом?
Напряжение на выходе будет равно 
, где 
– падение напряжения на самой обмотке, которое равно
Вторичный ток равен
Напряжение на выходе равно:
Ответ: 
В.
Задача 10. На какую силу тока должен быть рассчитан провод первичной обмотки сварочного трансформатора, если во вторичной обмотке максимальное значение силы тока 100 А при напряжении 40 В? Напряжение на первичной обмотке трансформатора 380 В. Потерями мощности пренебречь.
Потерь нет, следовательно, 
Ответ: 
А.
Задача 11. Вторичная обмотка трансформатора, имеющая 95 витков, пронизывается магнитным потоком, изменяющимся со временем через один виток по закону 
. Напишите формулу, выражающую зависимость ЭДС во вторичной обмотке от времени.
Избавимся от минуса и перейдем к синусу:
Задача 12. Трансформатор включен в сеть (см. рис.). Как изменятся показания приборов при увеличении полезной нагрузки (уменьшении сопротивления резистора 
)?
Изменение сопротивления во вторичной обмотке приведет к увеличению тока 
, поэтому показания второго амперметра увеличатся. Соответственно, увеличатся и показания вольтметра во вторичной обмотке. Показания первого вольтметра никак не изменяются ни при каких изменениях во вторичной обмотке. А, так как при отсутствии потерь мощность трансформатора (первичной и вторичной обмоток) одна и та же, то при увеличении мощности вторичной обмотки увеличится и потребляемая, вследствие чего ток в первичной обмотке станет больше.
Задача 13. Чтобы узнать, сколько витков содержится в первичной и вторичной обмотках трансформатора, на вторичную катушку намотали дополнительно 11 витков провода. При включении первичной обмотки в сеть напряжением 220 В вольтметр показал, что на обмотке с 11 витками напряжение равно 4,4 В, а на вторичной обмотке 12 В. Сколько витков в первичной и вторичной обмотках?
Теперь снова применим формулу, чтобы определить число витков во вторичной обмотке:
Ответ или решение 1
Данные: первичная обмотка трансформатора (Uд1(напряжение) = 220 В; Iд1 (сила тока) = 0,6 А); вторичная обмотка (Uд2 (напряжение) = 12 В); η (КПД взятого трансформатора) = 98% (0,98).
Силу тока во вторичной обмотке взятого трансформатора выразим из формулы для расчета КПД трансформатора: η = Р2 / Р1 = Uд2 * Iд2 / (Uд1 * Iд1), откуда Iд2 = Uд1 * Iд1 *η / Uд2.
Вычисление: Iд2 = 220 * 0,6 * 0,98 / 12 = 10,78 А.
Ответ: Во вторичной обметке взятого трансформатора течет ток 10,78 А.
Напряжение на зажимах первичной обмотки трансформатора Uд1=220 В, а сила тока Iд1=0,60. Определите силу тока Iд2 во вторичной обмотке трансформатора если напряжение на её зажимах Uд2= 12в , КПД трансформатора =98%