Transformatory to proste urządzenia, ale są też niezwykle ważne dla naszego zelektryfikowanego stylu życia. Duże transformatory krok w górę napięcie w elektrowniach, dzięki czemu może być wydajniej przesyłane liniami energetycznymi, oraz a schodzić Transformator sprawia, że energia elektryczna jest użyteczna w każdym domu obsługiwanym przez elektrownię. Transformatory w fizyce są wykorzystywane w laboratorium do wielu celów.
ZA transformator składa się tylko z pary cewek drutu, które można owinąć wokół wspólnego rdzenia lub dwóch rdzeni umieszczonych obok siebie. Transformatory działają tylko z prądem przemiennym (AC), ponieważ opierają się na indukcji elektromagnetycznej, przy czym zmieniające się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne i odwrotnie.
Łatwo jest zrobić transformator do projektu szkolnego, ale trzeba go używać z bezpiecznym źródłem zasilania, a zasilanie 120 V pochodzące z gniazdka ściennego nie jest bezpieczne. Jednym z problemów związanych z transformatorami jest to, że nagrzewają się one z powodu rezystancji przewodów, a jeśli napięcie wejściowe jest zbyt wysokie, przewody mogą się nagrzać na tyle, że mogą cię spalić lub wzniecić pożar. Dlatego budowa bezpiecznego źródła zasilania jest ważną częścią projektu demonstrującego działanie transformatora.
Użyj ściemniacza światła do źródła zasilania
Aby skonstruować bezpieczne źródło zasilania, potrzebujesz plastikowej skrzynki elektrycznej, starej wtyczki od urządzenia, którego już nie używasz, oraz ściemniacza światła, znanego również jako przełącznik Variac. Oto jak skonstruować źródło zasilania (należy przestrzegać procedur bezpieczeństwa podczas pracy z elektrycznością!):
- Odetnij przewód od urządzenia i przetnij przewód na pół. Odłóż na bok część bez wtyczki na później. Zdejmij przewody wtyczki za pomocą ściągacza do przewodów, odsłaniając około cala gołego drutu na każdym.
- Podłącz przewody wtyczki do zacisku wejściowego przełącznika. Nie musisz się martwić o polaryzację. Użyj nakrętek drucianych, aby wykonać połączenia spawów.
- Zdejmij oba końce dodatkowego przewodu, oddziel przewody i podłącz jeden koniec przewodu do zacisków wyjściowych przełącznika. Drugi koniec zapewnia wejście zasilania dla transformatora.
- Wkręć przełącznik do plastikowej skrzynki elektrycznej i przeprowadź przewody przez otwory z tyłu skrzynki.
- Ustaw przełącznik w najniższej pozycji i przyklej go w tej pozycji, aby nie można było go zmienić.
Konstruowanie transformatora obniżającego napięcie
Do wykonania transformatora potrzebne są dwa główne składniki. Pierwszy to stalowy rdzeń, a drugi to dużo cienkiego drutu przewodzącego. 3- lub 4-calowa stalowa myjka maszynowa, dostępna w sklepach z narzędziami, stanowi dobry rdzeń. Najlepszym drutem do użycia jest drut magnetyczny o średnicy 28, który jest pokryty izolacją. Możesz to dostać w każdym sklepie z artykułami elektronicznymi.
Zrób dwa oddzielne uzwojenia na cewce. Im więcej razy nawiniesz cewkę, tym lepiej będzie działał transformator. Pamiętaj, aby policzyć uzwojenia i śledzić liczby – te informacje będą potrzebne podczas testowania transformatora.
Aby wykonać transformator obniżający napięcie, liczba uzwojeń uzwojenia pierwotnego musi być mniejsza niż liczba uzwojenia wtórnego. Stosunek napięcia będzie równy stosunkowi liczby zwojów cewek. Na przykład, jeśli cewka pierwotna ma 200 zwojów, a cewka wtórna ma 100, transformator zmniejszy napięcie wejściowe o połowę.
Demonstracja działania transformatora
Zanim przetestujesz transformator, zdejmij końcówki przewodów i umieść transformator w plastikowej skrzynce elektrycznej z dwoma ogniwami dla bezpieczeństwa. Połącz przewody cewki pierwotnej z przewodami wychodzącymi z przełącznika. Oddziel przewody cewki wtórnej, aby upewnić się, że nie tworzą zwarcia podczas podłączania zasilania.
Podłącz transformator, ustaw multimetr na test napięcia AC i sprawdź napięcie pochodzące z przełącznika, dotykając wyprowadzeń miernika do odseparowanych przewodów wyjściowych. Teraz sprawdź napięcie pochodzące z cewki wtórnej. Zapisz swoje wyniki.
