Perbandingan lilitan transformator

Kurikulum: GCSE, Sek I/II

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Menyelidiki bagaimana tegangan pada kumparan sekunder transformator bergantung pada jumlah lilitan kumparan.

Rangkaian

Sumber tegangan bolak-balik 6 V, 50 Hz (gelombang sinus) terhubung ke kumparan primer transformator (500 lilitan, pasangan soket kiri). Kumparan sekunder (250 lilitan, pasangan kanan) tidak terhubung ke apa pun. Di atas transformator terdapat voltmeter AC: yang kiri pada kumparan primer, yang kanan pada kumparan sekunder. Jumlah lilitan tercetak pada kumparan; soket atas setiap pasangan adalah awal kumparan.

Langkah kerja

1. Catat pembacaan kedua voltmeter dan jumlah lilitan kedua kumparan.
2. Hitung perbandingan tegangan \(U_2 / U_1\) dan perbandingan lilitan \(N_2 / N_1\).
3. Di kartu parameter transformator, atur Lilitan sekunder ke 1000. Catat pembacaannya dan bandingkan lagi kedua perbandingan.
4. Atur Lilitan sekunder ke 500, lalu Lilitan primer ke 250, kemudian ke 1000. Bagaimana \(U_2\) berubah?

Hasil yang diharapkan

Voltmeter AC menunjukkan nilai efektif: dengan amplitudo 6 V, pada kumparan primer terbaca 4,24 V. Dengan 250 lilitan pada kumparan sekunder Anda mendapatkan 2,08 V, dengan 1000 lilitan sekitar 8,3 V: transformator menjadi penurun tegangan atau penaik tegangan bergantung pada perbandingan lilitannya. Dengan 500 lilitan pada sekunder dan 250 pada primer tegangannya juga sekitar 8,3 V, dengan 1000 pada primer sekitar 2,1 V: yang menentukan adalah perbandingan lilitan, bukan jumlahnya. Perbandingan tegangan kira-kira sama dengan perbandingan lilitan, \(U_2 / U_1 \approx N_2 / N_1\). Nilainya 2% lebih rendah karena sebagian fluks magnetik kumparan primer tidak melewati kumparan sekunder.

Pertanyaan

1. Berapa lilitan yang diperlukan pada kumparan sekunder untuk mendapatkan 12 V dari 4,24 V?
2. Berapa perbandingan lilitan pada langkah 3? Apakah transformator itu penaik atau penurun tegangan?
3. Mengapa kumparan sekunder menghasilkan tegangan padahal tidak terhubung ke kumparan primer oleh satu kabel pun?

Jawaban

1. \(N_2 = N_1 \cdot U_2 / U_1\) = 500 · 12 / 4,24 ≈ 1415 lilitan. Transformator pada rangkaian ini memberi tegangan 2% lebih kecil daripada perbandingan lilitannya, jadi pada rangkaian ini diperlukan sekitar 1415 / 0,98 ≈ 1440 lilitan.
2. \(N_2 / N_1\) = 1000 / 500 = 2. Kumparan sekunder memiliki lilitan lebih banyak daripada kumparan primer, jadi transformator itu penaik tegangan: tegangan naik dari 4,24 V menjadi sekitar 8,3 V.
3. Arus bolak-balik di kumparan primer menimbulkan fluks magnetik bolak-balik, dan inti baja menyalurkan fluks ini melalui kumparan sekunder. Fluks magnetik yang berubah menginduksi tegangan pada setiap lilitan kumparan sekunder (induksi elektromagnetik), sehingga energi berpindah melalui medan magnet tanpa kontak listrik apa pun.