Трансформатор. Принцип действия и устройство трансформатора. Типы трансформаторов. Коэффициент трансформации. Применение в промышленности, в технике.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Трансформатор – устройство для преобразования переменного тока ( ).впервые изобрел в 1878 г. П. Н. Яблочков, усовершенствовал в 1882 г. И.Ф. Усагин.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

Устройство:

1) замкнутый сердечник (магнитопровод): набор пластин из трансформаторной стали;

2) две обмотки: первичная и вторичная.

Трансформатор представляет собой две катушки с числом витков N₁и N₂ на общем сердечнике. При подаче на одну катушку (первичную обмотку) переменного напряжения U₁ в ней появляется переменный ток, создающий переменное магнитное поле.

В этом переменном магнитном поле оказывается вторая катушка (вторичная обмотка), в которой генерируется индукционный ток. Напряжение U₂ на разомкнутой вторичной обмотке пропорционально числу витков этой обмотки и связано с числом обмоток соотношением

Этот результат достигается только благодаря тому, что обе обмотки намотаны на один общий сердечник, сделанный из ферромагнетика, и поэтому обе обмотки пронизывает практически одинаковый магнитный поток.

- где k – коэффициент трансформации.

Отношение мощности передаваемой при замкнутой вторичной обмотке, подаваемой на первичную обмотку, называется коэффициентом полезного действия ζ.

Обычно у трансформатора КПД близок к единице. Если k> 1 – трансформатор понижающий, при k< 1 (N₁< N₂) повышающий.

Для уменьшения потерь, вызванных индукционными токами (токи Фуко) сердечник делают из тонких, изолированных друг от друга пластин. Сердечники трансформаторов малой мощности делают из ферритов.

Трансформаторы применяются для передачи энергии на большие расстояния. В бытовой технике (телевизоры, видеомагнитофоны, компьютеры). В сварочных трансформаторах и т.д.

Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и постоянная

Планка. Применение фотоэффекта в технике.

Стремясь преодолеть затруднения классической теории при объяснении излучения черного тела, Планк в 1900 г. высказал гипотезу: атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями - квантами. Энергия каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения: E=hν, где h=6, 63*10³⁴ Дж*с – постоянная Планка.

Таким образом, Планк указал путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась теория теплового излучения, после чего начала развиваться современная теория – квантовая физика.

Фотоэффект – испускание электронов с поверхности металла под действием света.

В 1888 г. Герц обнаружил, что при облучении ультрафиолетовыми лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

Фотоэффект можно наблюдать в следующих случаях:

1. Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают отрицательно и облучают ультрафиолетовым светом.

Она быстро разряжается. Если же ее зарядить положительно, то заряд пластины не изменится.

2. Ультрафиолетовые лучи, проходящие через сетчатый положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке, создавая фототок, регистрируемый чувствительным гальванометром.

Количественные закономерности фотоэффекта были установлены А.Г. Столетовым. Он использовал вакуумный стеклянный баллон с двумя электродами.

Первый закон.

Исследуя зависимость силы тока в баллоне от напряжения между электродами при постоянном световом потоке на один из них, он установил первый закон фотоэффекта:

Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл где ν – коэффициент пропорциональности (фоточувствительность вещества).

Число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.

Изменяя условия освещения на этой же установке, Столетов открыл второй закон фотоэффекта:

Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

Если к освещенному электроду подключить положительный полюс батареи, то при некотором напряжении фототок прекратится. Это явление не зависит от величины светового потока.

Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света.

при изменении интенсивности

Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил третий закон:

Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. существует наименьшая частота, при которой еще возможен фотоэффект. При ν < ν _min – фотоэффекта не будет.

Четвертый закон: Фотоэффект практически безынерциален (t=10^-9 с).

Эйнштейн, развив идею Планка, показал, что законы фотоэффекта могут быть объяснены при помощи квантовой теории.

Явление фотоэффекта экспериментально доказывает: свет имеет прерывистую структуру.

Излученная порция энергии E=hν сохраняет свою индивидуальность и поглощается веществом только целиком. На основании закона сохранения энергии уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

С помощью фотоэффекта «заговорило» кино и стала возможной передача движущихся изображений. фотоэлементы используются в различном оборудовании. С помощью фотоэлементов осуществляется воспроизведение звука, записанного на пленке. Фотоэлементы используются на заводах, для предотвращения аварии. Фотоэлементы могут использоваться в системе автоматики управления самооткрывающихся дверей.

Испарение и конденсация.

⇐ Предыдущая 1 2 34