Трансформаторлар және автотрансформаторлар. Холл эффектісі

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Бiлiм және Ғылым министрлiгi

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Физика- математика факультеті.

Физика кафедрасы .

CӨЖ

Тақырыбы: Трансформаторлар және автотрансформаторлар. Холл эффектісі.

Орындаған: Мәдениет Қ.

Тобы: Т-423

Тексерген: Рахимбердина А. Т

Семей 2015

Жоспары:

Трансформатор туралы түсінік.

а) Жүктемелі т.

б) Жүктемесіз т.

Автотрансформатор .
Холл эффектісі.

Қорытынды.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі.

Трансформатор - айнымалы токтың кернеуін жоғарылатуға немесе төмендетуге арналған электр приборы. Үй жағдайында, трансформаторды пайдаланып, электр приборын кернеуі 127 В желілен кернеуі 220 В желіге және керісінше қосуға болады. Егер трансформатор жоғары кернеулі желіге ауыстырылып қосылса, онда оны кернеуі 220 В желіге қосуға болмайды. Өйткені одан алынатын жоғары кернеу (380 В-тан астам) транформаторлық және ол арқылы қосылған электр приборларының бұзылуына әкеліп соқтыруы мүмкін. Трансформатор таңдаған кезде оның қуаты электр приборларын бір мезгілде қоректендіруге арналған құрал-жабдықтардың жалпы қуатынан кем болмауын есте сақтаған жөн.

Әр түрлі құралдар мен қондырғылар тұтынатын кернеу өте кең диапазонда өзгереді. Тіпті бір электр қондырғысы әр түрлі кернеу пайдалануы мүмкін. Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол электромагниттік индукция құбылысының негізінде жұмыс істейді. Бұл құралды орыс ғалымы П . Н . Яблочков (1878 ж. ) ойлап тапқан, кейін оны (1882 ж. ) И . Ф . Усагин жетілдірді.

2.24.PNG

Сурет.

Қазіргі трансформаторлар, Фуко тогын азайту үшін оқшауланған пластиналардан құралған тұйық өзекшеден түрады. Өзекше пластиналары трансформаторлық болаттан жасалады, ол өте аз шығынмен оңай қайта магниттеледі. Өзекшеге екі катушка кигізіледі (1- сурет) . Бір катушка айнымалы ток тізбегіне қосылады, оны біріний реттік орама (катушка) дейді. Екінші катушкаға тұтынушы, яғни электр қондырғыларын қосады. Оны екінші реттік орама (катушка) деп атайды. Катушкалардың активті кедергілері аз. Генератор бірінші реттік катушкаға $U_{1}$ айнымалы кернеу береді. Оның бойынан жүретін айнымалы ток трансформатордың өзекшесінде айнымалы магнит ағынын тудырады. Олай болса, бірінші реттік катушканың әр орамында өздік индукция ЭҚК-і, ал екінші реттік катушканың әр орамында дол сондай индукциялық ЭҚК-і пайда болады.
Егер бірінші реттік катушканың орам саны $n_{1}$ , ал екінші реттік катушкада $n_{2}$ болса, $E_{1} = en_{1}{\ \ \ \ E}_{1} = en_{2}$ , мұндағы e- бір орамдағы индукциялық ЭҚК. Осы екі өрнекте

$\frac{E_{1}}{E_{2}} = \frac{n_{1}}{n_{2}}$

шығады. Активті кедергі аз болғандықтан, бірінші реттік катушка үшін

$U_{1} = \ \left E_{1} \right = \ n_{1}e$

аламыз.

Жүктемесіз трансформатор:

Екінші реттік катушкаға жүктеме қосылмасын (2 -сурет), яғни трансформатор зая жүрісте болсын. Онда екінші реттік орамада ток жүрмейді, сондықтан жуықтап алғанда оның қысқыштарындағы кернеу . $U_{2} = \ E$ Жүктеме жоқ кезде екінші реттік тізбекте энергия шығыны жоқ. Ал бірінші реттік тізбекте жалғаушы сымдар мен өзекшенің джоульдік жылу бөліну есебінен қызуына және өзекшенің қайта магниттелуіне кететін өте аз энергия шығыны бар, мұны ескермесе де болады. Сонымен, трансформатордың зая жүрісі үшін (1) -ді ескере отырып,

$\frac{U_{1}}{U_{2}\ \ } = \ \frac{E_{1}}{E_{2}\ \ } = \ \frac{n_{2}}{n_{1}} = k$

аламыз, мұндағы - трансформация коэффициенті, яғни екінші және бірінші реттік катушкалардың орам сандарының қатынасына тең шама. Трансформатордың зая жүрісінде $k = \ \frac{U_{1}}{U_{2}\ \ }$ . Егер $k$ >1 болса, U_1 > U_2 трансформатор төмендеткіш, ал k < 1 болса, U_1 < U_2 , бұл трансформатор жоғарылатқыш деп аталады. Жоғарылатқыш трансформатордың бірінші реттік катушкасының орам саны екінші реттік катушканың орам санынан аз, ал төмендеткіш трансформаторда керісінше.

Сурет

Жүктемелі трансформатор:

Екінші реттік тізбекке қандай да бір жүктеме қосайық (2-сурет) . Онда бұл тізбекте жиілігі бірінші реттік тізбектегі ток жиілігіне тең i_2 айнымалы ток туады. Сондықтан екінші катушкада өздік индукция ЭҚК-і пайда болады, оның үштарындағы кернеу аздап төмендейді. Ленц ережесі бойынша өздік индукция ЭҚК-і магнит ағынын азайтады. Бұл магнит ағыны екі катушканы бірдей тесіп өтетін болғандықтан, оның азаюы бірінші реттік катушкадағы өздік индукция ЭҚК-і |Epsilon_1 -дің кемуіне әкеп соғады. Ал, онда бірінші тізбекте U_1 кернеудің мәні тұрақты болса да ток күші артады.
Өз ретінде бірінші реттік тізбектегі ток күшінің өсуі магнит ағынының артуын тудырады, онда екінші реттік тізбектегі индукциялың ЭҚК-і мен ток күші артады. Бұдан әрі осы сипатталған процестер берілген жүктеме үшін белгілі бір магнит ағыны, екінші реттік тізбектегі индукциялық ЭҚК-і жәнө бірінші реттік тізбектегі I_1 ток күші түракталғанша жүре береді.
Енді трансформатор генератордан өзінің зая жүрісіне қарағанда екінші реттік тізбек тұтынатын қуатқа тең қуатты көбірек алады. Егер аздаған энергия шығынын ескермесек, энергияның сакталу заңы бойынша, генератордың энергиясы бірінші реттік тізбектен екінші реттік тізбекке магнит өрісі арқылы беріледі. Сондықтан, былай жазуға болады: $I_{1}U_{1}$ = $I_{2}U_{2}$ , бұдан $\frac{U_2}{U_1} = \frac{I_1}{I_2} = k.$

Кернеуді неше ece арттырса, ток күші сонша есе кемиді. Қазіргі трансформаторлардың пайдалы әрекет коэффициенті $\eta = \frac{U_2I_2}{U_1I_1}$ өте жоғары, ол 99%-ға дейін жетеді, яғни шығын бар болғаны 1-2%.

Сурет.

Трансформатордың жұмыс iстеу принципi электромагниттiк индукция құбылысына негiзделген. Бiрiншi реттi орамдар арқылы айнымалы ток өткен кезде ферромагниттiк өзекшеде айнымалы магнит ағыны пайда болады. Бұл магнит ағыны өз кезегiнде екiншi реттi орамдарды да тесiп өтетiн болғандықтан осы орамдарда индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Егер екiншi реттi орамдар тұтынушыларға қосылған болса, онда бұл тiзбектен де айнымалы ток өтедi. Ал бұл айнымалы ток өзекшеде қайтадан өзiнiң айнымалы магнит ағынын туғызады. Екiншi орамдардың туғызған магнит ағыны өзекшедегi толық магнит ағынын кемiтедi, бұл өз кезегiнде бiрiншi реттi орамдардағы өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiне алып келедi. Өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiнен бiрiншi реттi тiзбекте ток арта бастайды да, қоректендiрушi кернеудiң мәнi өздiк индукция ЭҚК-iне теңескенде жүйеде тепе-теңдiк орнайды.

Автотрансформатор - трансформатордың бір түрі; бір немесе бірнеше ұшы бар жалғыз орамнан тұрады.

« Кернеу төмендеткіш » автотрансформаторда ену кернеуі (электр желісінің кернеуі) бүкіл орамға беріліп, шығу кернеуі (жүктеме) оның бір ғана бөлігінен (шығу көзі мен орамның шеткі бір тарамының аралығында) таратылады; ал « кернеу күшейткіш » автотрансформаторда желі орамның бір бөлігіне және жүктеме қуат орамға тұтас қосылады.

Реттеуге келмейтін қарапайым автотрансформаторлар кернеуді 127 В-тан 220 В-қа көбейтуге немесе керісінше, азайтуға пайдаланылады. Оны тоңазытқыш, шаңсорғышқа т. б. қосуға болады. Радиоқабылдағыш пен телевизорды қоректендіру үшін кернеулі сатылап немесе біртіндеп өзгертетін реттеуіші бар анағұрлым күрделі автотрансформаторлар қолданылады.

Тогы бар өткізгіштердің немесе жартылай өткізгіштердің магнит өрісінде қозғалысы кезінде өткізгіште электр өрісінің тууы Холл эффектісі деп аталады.

Холл эффектісі ток тасушыларға Лоренц күшінің әсер етуі салдарынан пайда болады. Магнит индукциясы магнит өрісінде тығыздығы -ға тең ток жүріп тұрған өткізгіш кернеулігі