А) Индуктивно связанные катушки

Две катушки называются индуктивно связанными, если изменение тока в одной из них вызывает возникновение напряжения в другой катушке.

Рис.54.1.а Рис.54.1.б

На рисунке 54.1 «а» показано электро­магнитное устройство с двумя обмотками (трансформатор), принцип действия кото­рого основан на использовании явления взаимной индукции. Его электрическая схема приведена на рисунке 54.1 «б»

ЭДС взаимной индукции наводится во вторичной обмотке при изменении тока в первичной обмотке будет равно:

где М - взаимная индуктивность обмо­ток;

i- ток в первичной обмотке;

е₂ - ЭДС взаимной индукции, наве­денная во вторичной обмотке.

- скорость изменения тока в обмотке

Если имеется взаимная индукция, то говорят, что обмотки индуктивно или магнитно связаны.

Связь осуществляется посредством магнитного потока Ф. В уст­ройстве на рисунке 54.1. магнитный поток Ф, созданный током i пронизывает обе обмотки и называется магнитным потоком взаимной индукции.

Взаимная индуктивность, как и ин­дуктивность, измеряется в генри (Гн).

В отличие от собственной индук­тивности L взаимная индуктивность М обозначает не какой-либо самостоятельный элемент электрической цепи, а лишь маг­нитную связь между индуктивными эле­ментами.

Между индуктивностями L1и L2 контуров и взаимной индуктивностью М существует следующая зависимость:

Однако эта формула верна, когда весь поток, создаваемый первым контуром, сцепляется с витками второго контура.

На практике М меньше т.е.

Величина k меньше единицы и называется коэффициентом связи катушек.

Электромагнитная связь между двумя контурами может быть изменена, если сближать контуры или удалять их один от другого, а также если менять взаимное расположение контуров.

Б) Трансформатор

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат для изменения величины напряжения или тока.

Конструктивная схема трансформатора (см.рис.54.2) имеет магнитопровод 3из электротехнической стали и две обмотки на магнитопроводе: первичную 1с числом витков ω₁и вторичную 2 с числом витков ω₂. Обмотки выполняют из медного провода.

Рис.54.2. Трансформатор

Первичная обмотка трансформатора включается в сеть переменного напряжения U₁ , и в ней возникает ток I₁. Ко вторичной обмотке ω₂ подключается приемник электрической энергии.

Рассмотрим трансформатор с разомкнутой цепью вторичной обмотки, т. е. в режиме холостого хода.

При переменном токе в первичной обмотке создается переменный магнитный поток Ф , который замыкается по стальному сердечнику образует потокосцепление с обеими обмотками. Таким образом, в

трансформаторе обмотки электрически между собой не связаны, а связаны переменным магнитным потоком.

В обеих обмотках наводится ЭДС:

Отношение ЭДС:

Отношение чисел витков обмоток трансформатора k называется к о э ф ф и ц и е н т о м, трансформации.

Отношение ЭДС при холостом ходе можно заменить отношением напряжений на зажимах обмоток, учитывая, что u_{1 ≈} e_{1 ,} u_{2 ≈} e₂

Следовательно,

отсюда видно, что при ω₂>ω₁(u₂>u₁)трансформатор повышает, при ω₂<ω₁ (u₂<u₁) — понижает напряжение.

Если к вторичной обмотке подключить приемник энергии, то в ее цепи возникнет ток I₂и в приемник будет поступать электрическая энергия из сети через трансформатор. При этом передача энергии из первичной обмотки во вторичную осуществляется посредством магнит­ного поля.