Transformatörün sarım oranı

Öğretim programları: GCSE, Sek I/II

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Transformatörün ikincil sargısındaki gerilimin sargıların sarım sayısına nasıl bağlı olduğunu bulmak.

Düzenek

6 V, 50 Hz'lik bir AC gerilim kaynağı (sinüs dalgası) transformatörün birincil sargısına (500 sarım, soldaki soket çifti) bağlıdır. İkincil sargı (250 sarım, sağdaki çift) hiçbir yere bağlı değildir. Transformatörün üstünde AC modunda voltmetreler bulunur: soldaki birincil sargıda, sağdaki ikincil sargıda. Sarım sayısı bobinlerin üzerinde yazılıdır; her çiftin üstteki soketi sargının başlangıcıdır.

İşlem basamakları

1. Her iki voltmetrenin gösterdiği değerleri ve her iki bobinin sarım sayısını kaydedin.
2. \(U_2 / U_1\) gerilim oranını ve \(N_2 / N_1\) sarım oranını hesaplayın.
3. Transformatörün parametre kartında İkincil sarım sayısını 1000'e ayarlayın. Okunan değerleri kaydedin ve oranları yeniden karşılaştırın.
4. İkincil sarım sayısını 500'e, ardından Birincil sarım sayısını önce 250'ye, sonra 1000'e ayarlayın. \(U_2\) nasıl değişir?

Beklenen sonuç

AC modundaki voltmetreler etkin değeri gösterir: 6 V genlikte birincil sargıda 4,24 V okunur. İkincil sargıda 250 sarımla 2,08 V, 1000 sarımla yaklaşık 8,3 V elde edersiniz: transformatör, sarım oranına bağlı olarak düşürücü ya da yükseltici olur. İkincil sargıda 500, birincil sargıda 250 sarımla gerilim yine yaklaşık 8,3 V, birincilde 1000 sarımla yaklaşık 2,1 V olur: önemli olan sarımların sayısı değil, oranıdır. Gerilim oranı yaklaşık olarak sarım oranına eşittir, \(U_2 / U_1 \approx N_2 / N_1\). Gerilim oranı %2 daha düşüktür, çünkü birincil sargının manyetik akısının bir kısmı ikincil sargıdan geçmez.

Sorular

1. 4,24 V'tan 12 V elde etmek için ikincil sargıda kaç sarım gerekir?
2. Üçüncü adımdaki sarım oranı nedir? Transformatör yükseltici mi, düşürücü mü?
3. İkincil sargı, birincil sargıya tek bir telle bile bağlı olmadığı hâlde neden gerilim verir?

Cevaplar

1. \(N_2 = N_1 \cdot U_2 / U_1\) = 500 · 12 / 4,24 ≈ 1415 sarım. Düzenekteki transformatör sarım oranından %2 daha az verir, bu yüzden düzenekte yaklaşık 1415 / 0,98 ≈ 1440 sarım gerekir.
2. \(N_2 / N_1\) = 1000 / 500 = 2. İkincil sargının sarım sayısı birincilden fazladır, bu yüzden transformatör yükselticidir: gerilim 4,24 V'tan yaklaşık 8,3 V'a çıkar.
3. Birincil sargıdaki alternatif akım değişken bir manyetik akı oluşturur ve çelik çekirdek bu akıyı ikincil sargıdan geçirir. Değişen manyetik akı ikincil sargının her sarımında bir gerilim indükler (elektromanyetik indüksiyon), bu yüzden enerji hiçbir elektriksel temas olmadan manyetik alan aracılığıyla aktarılır.