ترانسفورماتورها و انرژی الکتریکی - مشکلات و راه حل ها
۱. سیم پیچ اولیه یک ترانسفورماتور ایده آل به منبع ولتاژ و سیم پیچ ثانویه مطابق شکل زیر به لامپ متصل است.
الف. اگر حلقههای اولیه کاهش یابند، لامپ کمنور میشود.
ب. اگر حلقههای ثانویه افزایش یابند، لامپ روشنتر خواهد شد.
ج. اگر ولتاژ اولیه افزایش یابد، لامپ کمنورتر خواهد شد.
د. اگر حلقههای اولیه کوچکتر شوند، لامپ روشنتر خواهد بود.
ه. اگر حلقهها عوض شوند، نور یکسان خواهد بود.
راه حل
تغییر در تعداد حلقههای سیمپیچ فقط بر نوع ترانسفورماتور تأثیر میگذارد . اگر حلقههای اولیه کاهش یابند به طوری که حلقههای ثانویه بیشتر باشند، این ترانسفورماتور به یک ترانسفورماتور افزاینده تبدیل میشود که ولتاژ را افزایش میدهد. به همین ترتیب، وقتی حلقههای سیمپیچ به گونهای کوپل شوند که حلقههای سیمپیچ ثانویه کمتر باشند، این ترانسفورماتور به یک ترانسفورماتور کاهنده تبدیل میشود که ولتاژ را کاهش میدهد.
به خاطر داشته باشید که وقتی ولتاژ برق افزایش مییابد، شدت جریان الکتریکی کاهش مییابد به طوری که توان الکتریکی ثابت میماند (P = VI). توان الکتریکی، تغییر انرژی الکتریکی در یک بازه زمانی مشخص است. وقتی توان ورودی برابر با توان خروجی باشد، میزان انرژی مصرفی نیز یکسان است.
نور کم یا زیاد با انرژی الکتریکی زیاد یا حداقل انرژی الکتریکی که به انرژی نوری تبدیل میشود، مرتبط است. اگر انرژی الکتریکی زیادی به انرژی نوری تبدیل شود، نور روشن است، در غیر این صورت اگر انرژی الکتریکی کمی به انرژی نوری تبدیل شود، نور کم است. توان الکتریکی ثابت است، انرژی الکتریکی نیز ثابت است، بنابراین نور یکسان است.
پاسخ صحیح E است.
۲. تصویر زیر ترانسفورماتور ایدهآل را توصیف میکند. سیمپیچ اولیه به یک منبع ولتاژ و سیمپیچ ثانویه به یک لامپ (L) متصل است. در این صورت وضعیت لامپ به صورت زیر خواهد بود…
الف. روشنایی عادی هنگام تغییر حلقههای اولیه
ب. با افزایش ولتاژ اولیه، کم نور میشود
ج. روشن وقتی حلقههای ثانویه افزایش مییابند
د. با افزایش حلقههای ثانویه، کمنور میشود
ه. روشنتر وقتی حلقههای اولیه کوچکتر میشوند
راه حل :
توان ورودی = P = VI = (200 ولت) (2 آمپر) = 400 وات = توان خروجی
ترانسفورماتور فقط ولتاژ را کاهش میدهد اما توان الکتریکی را کاهش نمیدهد. توان الکتریکی ثابت نگه داشته میشود، بنابراین وقتی ولتاژ الکتریکی کاهش مییابد، جریان الکتریکی افزایش مییابد (P = VI). توان الکتریکی ورودی همان توان خروجی است، به طوری که انرژی الکتریکی مورد استفاده در یک بازه زمانی خاص نیز یکسان است. بنابراین نور طبیعی یا بدون تغییر است.
گزینه درست الف است.
3.
سیمپیچ ثانویه به یک لامپ و سیمپیچ اولیه به یک منبع ولتاژ متصل است. لامپ روشن خواهد شد...
الف. اگر تعداد حلقههای اولیه افزایش یابد، روشنتر میشود
ب. اگر تعداد حلقههای ثانویه افزایش یابد، روشنتر میشود
ج. اگر تعداد حلقههای ثانویه برابر با اولیه باشد، روشنتر است
د. با افزایش ولتاژ اولیه، کم نور میشود
E. با افزایش ولتاژ اولیه و تعداد حلقههای ثانویه، نور کاهش مییابد.
راه حل
هیچ پاسخ درستی وجود ندارد
