Filtr seznamu experimentů?

Zvolte požadované hodnoty úrovní a požadované štítky. V obsahu budou zobrazeny pouze úlohy mající jednu ze zvolených úrovní každé škály a alespoň jeden štítek. Pokud chcete filtrovat pouze podle některých škál nebo jen podle štítků, nechte ostatní skupiny prázdné.

Škály

Typ pokusu
Věková skupina
Potřebné vybavení
Čas přípravy pokusu
Čas provedení pokusu

Štítky

Kategorie
«
«
«

Indukované napětí

Pokus číslo: 904

  • Cíl pokusu

    Cílem experimentu je ukázat závislost sekundárního napětí na počtu závitů cívky. Experiment tak netradičním způsobem ověřuje vztah pro transformační poměr transformátoru a současně demonstruje pojem „napětí na závit“.

  • Teorie

    Transformátor je tvořen primární a sekundární cívkou, které jsou nasazeny na společném jádře (viz schéma na obr. 1).

    Obr. 1: Schéma transformátoru

    Pokud na primární cívku přivedeme střídavé napětí, vytvoří se okolo ní proměnné magnetické pole, díky kterému se bude v sekundární cívce indukovat napětí a (v případě uzavřeného obvodu) poteče v ní proud. Velikost indukovaného sekundárního napětí je dána tzv. transformačním poměrem:

    U2U1=N2N1,

    kde U je napětí na primární resp. sekundární cívce a N je počet závitů primární resp. sekundární cívky.

    Z transformačního poměru je po úpravě vidět, že sekundární napětí je přímo úměrné počtu závitů sekundární cívky:

    U2=U1N1N2.

    Konstantou úměrnosti je v tomto případě poměr primárního napětí a primárního počtu závitů.

    Velikost napětí, které se indukuje v každém závitu, bývá označováno jako „napětí na závit“.

  • Pomůcky

    • lístkové jádro U a I
    • cívka 600 z. nebo 300 z.
    • zdroj střídavého napětí 6 V nebo 12 V
    • voltmetr
    • delší spojovací vodiče

    Obr. 2: Pomůcky
  • Postup

    Sestavte transformátor na uzavřeném jádře. Jako primární použijte cívku 300 nebo 600 závitů, na sekundární stranu naviňte jeden závit z vodiče, konce vodiče připojte k voltmetru. Primární cívku připojte ke zdroji střídavého napětí 6 V nebo 12 V.

    Obr. 3: Uspořádání experimentu

    Na sekundární stranu transformátoru postupně přidávejte další závity a měřte velikost indukovaného napětí. Naměřené hodnoty vyneste do grafu závislosti sekundárního napětí na počtu závitů sekundární cívky.

    Diskutujte získanou závislost a porovnejte zjištěnou hodnotu napětí na závit s hodnotou vypočtenou z parametrů primární strany transformátoru.

  • Vzorový výsledek

    Příklad naměřených hodnot je uveden v tabulce. Měření bylo provedeno pro primární cívku 600 závitů a primární napětí 6 V.


    N2 1234567891011121314151617181920
    U2 (mV) 11,022,033,745,056,467,578,889,7102111120132144155168181193205217228

    Jestliže naměřené hodnoty vyneseme do grafu, je vidět přímá úměrnost mezi indukovaným sekundárním napětím a počtem závitů sekundární cívky:

    Graf závislosti sekundárního napětí na počtu závitů cívky

    Vzhledem k tomu, že napětí je v grafu uvedeno v milivoltech, je zobrazená směrnice přímky (a tedy velikost napětí na závit) 11,3 mV/závit, tj. 0,0113 V/závit.

    Poměr primárního napětí a primárního počtu závitů je pro měřené zapojení:

    \frac{U_1}{N_1}=\frac{6\;\mathrm{V}}{600\;\mathrm{z.}}=0{,}01\;\mathrm{V/závit,}\tag{3}

    což souhlasí s naměřenou hodnotou napětí na závit.


    Poznámka: Použitý zdroj při nastavení 6 V dává napětí 6,9 V. Potom je pro něj poměr primárního napětí a počtu závitů roven 0,0115 V/závit, což se sekundárním poměrem 0,0113 V/závit souhlasí velmi přesně.

  • Odkaz na další úlohu

    Jiný, netradiční pohled na transformační poměr nabízí úloha Transformátor a experiment Závity cívky.

Typ pokusu: kvantitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s pomůckami, které se na školách obvykle vyskytují
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: 3–10 minut
En translation