Μετασχηματιστές και ηλεκτρική ενέργεια – προβλήματα και λύσεις
1. Το πρωτεύον πηνίο ενός ιδανικού μετασχηματιστή συνδέεται σε μια πηγή τάσης και το δευτερεύον πηνίο συνδέεται στη λάμπα όπως φαίνεται παρακάτω.
Α. Η λάμπα θα χαμηλώσει εάν μειωθούν οι κύριοι βρόχοι
Β. Η λάμπα θα είναι πιο φωτεινή αν αυξηθούν οι δευτερεύοντες βρόχοι
Γ. Η λάμπα θα είναι πιο σκοτεινή εάν αυξηθεί η κύρια τάση
Δ. Η λάμπα θα είναι πιο φωτεινή εάν μειωθούν οι κύριοι βρόχοι
Ε. Το φως θα είναι το ίδιο αν αλλάξουν οι βρόχοι
Λύση
Η αλλαγή στον αριθμό των βρόχων πηνίου επηρεάζει μόνο τον τύπο του μετασχηματιστή . Εάν οι πρωτεύοντες βρόχοι μειωθούν έτσι ώστε οι δευτερεύοντες βρόχοι να είναι περισσότεροι, τότε αυτός ο μετασχηματιστής γίνεται μετασχηματιστής ανύψωσης που αυξάνει την τάση. Ομοίως, όταν οι βρόχοι πηνίου είναι συνδεδεμένοι έτσι ώστε οι δευτερεύοντες βρόχοι πηνίου να είναι λιγότεροι, τότε αυτός ο μετασχηματιστής γίνεται μετασχηματιστής καθόδου που μειώνει την τάση.
Λάβετε υπόψη ότι όταν αυξάνεται η τάση ισχύος, η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος μειώνεται έτσι ώστε η ηλεκτρική ισχύς να παραμένει σταθερή (P = VI). Η ηλεκτρική ισχύς είναι η μεταβολή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Όταν η ισχύς εισόδου είναι ίση με την ισχύ εξόδου, η ποσότητα ενέργειας που καταναλώνεται είναι επίσης η ίδια.
Το ελαφρύ ή αμυδρό φως σχετίζεται με πολλή ή τουλάχιστον ηλεκτρική ενέργεια που μετατρέπεται σε φωτεινή ενέργεια. Εάν πολλή ηλεκτρική ενέργεια μετατραπεί σε φωτεινή ενέργεια, τότε έχουμε έντονο φως, διαφορετικά εάν λίγη ηλεκτρική ενέργεια μετατραπεί σε φωτεινή ενέργεια, τότε το φως είναι αμυδρό. Η ηλεκτρική ισχύς είναι σταθερή, η ηλεκτρική ενέργεια είναι επίσης σταθερή, επομένως το φως είναι το ίδιο.
Η σωστή απάντηση είναι η Ε.
2. Η παρακάτω εικόνα περιγράφει τον ιδανικό μετασχηματιστή. Το πρωτεύον πηνίο είναι συνδεδεμένο σε μια πηγή τάσης και το δευτερεύον πηνίο είναι συνδεδεμένο σε μια λάμπα (L). Τότε η κατάσταση της λάμπας θα είναι…
Α. Κανονική φωτεινότητα όταν αλλάζουν οι κύριοι βρόχοι
Β. Αυξάνεται η ένταση όταν αυξάνεται η τάση του πρωτεύοντος
Γ. Φωτεινό όταν αυξάνονται οι δευτερεύοντες βρόχοι
Δ. Αχνό όταν αυξάνονται οι δευτερεύοντες βρόχοι
Ε. Φωτεινότερο όταν οι κύριοι βρόχοι μειώνονται
Λύση:
Ισχύς εισόδου = P = VI = (200 Volt)(2 Ampere) = 400 Watt = Ισχύς εξόδου
Ο μετασχηματιστής μειώνει μόνο την τάση αλλά δεν μειώνει την ηλεκτρική ισχύ. Η ηλεκτρική ισχύς διατηρείται σταθερή, επομένως όταν μειώνεται η ηλεκτρική τάση, το ηλεκτρικό ρεύμα αυξάνεται (P = VI). Η ηλεκτρική ισχύς εισόδου είναι η ίδια με την ισχύ εξόδου, έτσι ώστε η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα να είναι επίσης η ίδια. Έτσι, το φως είναι κανονικό ή αμετάβλητο.
Η σωστή απάντηση είναι Α.
3.
Το δευτερεύον πηνίο είναι συνδεδεμένο σε μια λάμπα, ενώ το πρωτεύον πηνίο είναι συνδεδεμένο σε μια πηγή τάσης. Η λάμπα θα ανάψει...
Α. φωτεινότερο εάν αυξηθεί ο αριθμός των κύριων βρόχων
Β. φωτεινότερο εάν αυξηθεί ο αριθμός των δευτερευόντων βρόχων
Γ. φωτεινότερο αν ο αριθμός των δευτερευόντων βρόχων είναι ίσος με τον πρωτεύοντα
Δ. Αυξάνεται η φωτεινότητα όταν αυξάνεται η τάση του πρωτεύοντος
E. Αυξάνεται η φωτεινότητα όταν αυξάνεται η κύρια τάση και ο αριθμός των δευτερευόντων βρόχων
Λύση
Δεν υπάρχει σωστή απάντηση
