Vir dieselfde oriëntasie van die spoel teenoor die magneetveld geld die volgende grafiek:

Transcriptie

1 ir dieselfde oriëntasie van die spoel teenoor die magneetveld geld die volgende grafiek: Δϕ Δϕ Let op dat Ɛ Δt sodat as ϕ n maksimum is, is Δt n minimum. magnetise vloed (Wb) rotasie Die potensiaalverskil is n maksimum wanneer die spoel by die horisontale posisie in die diagram hierbo verbybeweeg. Rede: Die tempo van vloedverandering is dan n maksimum (hoewel die vloedkoppeling dan n minimum is). Wanneer die spoel by die vertikale posisie verbybeweeg, is die tempo van vloedverandering vir n breukdeel van n sekonde nul, dus is die potensiaalverskil nul, voor dit van polariteit verander en weer tot n maksimum groei. Die potensiaalverskil en die stroom verander elke halwe siklus van rigting, d.w.s. wisselstroom word opgewek. Interessanthede In die praktyk word meer as een spoel om dieselfde rotasie-as gedraai, maar teen verskillende hoeke ten opsigte van mekaar. Die grafiek toon dan herhaalde identiese vorms wat nie presies oor mekaar pas nie, en dus n meer gelykmatige gelykstroom produseer. 2.8 Transformators Transformators word daagliks gebruik om wisselstroom met n sekere potensiaalverskil en frekwensie te verander in wisselstroom met n ander potensiaalverskil groter of kleiner maar met dieselfde frekwensie. Die wisselstroom word opgewek deur n wisselstroom generator. Dit is dan nodig om die elektriese energie te vervoer na die punt waar dit gebruik/verkoop word. Transformators vermeerder eers die potensiaalverskil sodat daar min energieverlies as gevolg van hitteveranderings tydens die vervoer van die elektriese energie is. Sodra die elektriese energie die bestemming bereik, word die potensiaalverskil weer verminder sodat dit met veiligheid gebruik kan word. Doc Scientia IEB SENIOR FISIK hand- en werkboek 443

2 2.8. Die samestelling van n transformator n Transformator bestaan uit n ferromagnetiese kern met ten minste twee stelle elektries geleidende draadwindinge/-spoele wat daarom gedraai is. Die spoel wat aan die wisselstroombron gekoppel is, staan as die primêre spoel bekend. Die spoel wat wisselstroom aan die stroombaan lewer staan as die sekondêre spoel bekend. Die tipe transformator word deur die verhouding tussen die aantal windings van die primêre spoel en die van die sekondêre spoel bepaal. n erhogingstransformator het meer windings op die sekondêre spoel as op die primêre spoel. n erlagingstransformator het meer windings op die primêre spoel as op die sekondêre spoel. n Isoleringstransformator het dieselfde aantal windings vir beide spoele. So n transformator word gebruik om energie tussen stroombane oor te dra sonder dat daar enige elektriese kontak is. Bote wat in die hawe gedok is moet nie aan die bron van elektrisiteit raak nie, aangesien enige elektriese fout dan n persoon wat aan die metaalromp van die boot raak, sal doodskok. primêre spoel sekondêre spoel WS magnetiese vloed WS N S ysterkern belading/weerstand isoleringstransformator verhogingstransformator verlagingstransformator Werking van n transformator Die wisselstroom wat deur die primêre spoel vloei, veroorsaak n veranderende magneetveld wat weer n veranderende potensiaalverskil in die sekondêre spoel induseer. Die basiese stappe vir die werking van n transformator is soos volg:. Die primêre spoel word aan n wisselstroombron gekoppel wat wisselstroom deur die primêre spoel laat vloei. 2. Wisselstroom veroorsaak n veranderende magneetveld wat n verandering in magnetiese vloed tot gevolg het. 444 IEB SENIOR FISIK hand- en werkboek Doc Scientia

3 3. Die verandering in vloed word in die ysterkern gedra en induseer dan n veranderende potensiaalverskil in die sekondêre spoel. Hierdie potensiaalverskil verander teen dieselfde frekwensie as die van die primêre spoel. Daar ontstaan dus n geïnduseerde wisselstroom in die sekondêre spoel. Dit is belangrik om op die volgende te let: Transformators werk slegs as die primêre spoel aan n wisselstroombron gekoppel is. n gelykstroombron sal n momentele stroom in die sekondêre spoel induseer op die oomblik wanneer die bron aan-of afgeskakel word. Die primêre en sekondêre spoele het geen elektriese konneksie tussen hulle nie. olgens Faraday se wet is: -NΔϕ ε = () = Δt manipulasie van die formule lewer: -Δϕ Δϕ N = Δt waar Δt vir beide spoele dieselfde is. Daarom is die transformator vergelyking soos volg: primêre spoel potensiaalverskil = N S sekondêre spoel potensiaalverskil primêre spoel se aantal windings oorbeelde sekondêre spoel se aantal windings n Transformator het n primêre potensiaalverskil van 55. Die sekondêre spoel het windings en die primêre spoel het 20 windings. Bereken die potensiaalverskil vir die sekondêre spoel. Oplossing: = N S = = Drywing W angesien energie altyd behoue bly, moet die drywing (P = Δt) vir die primêre spoel gelyk wees aan die drywing vir die sekondêre spoel. P P = P S = Doc Scientia IEB SENIOR FISIK hand- en werkboek 445

4 oorbeelde n Stroombaan bevat n verhogingstransformator. Daar is n wisselstroom van 0 in die primêre spoel wat aan n wisselstroombron met potensiaalverskil van 20 gekoppel is. Die geïnduseerde potensiaalverskil in die sekondêre spoel is 240. Bereken die stroom in die sekondêre spoel. 0 Oplossing: = (20)(0) = 240 = oorbeelde Bestudeer die volgende stroombaan en beantwoord die daaropvolgende vrae: B windings 3 60 windings 3,9 kω. Waar is die primêre spoel? of B? Gee n rede vir jou antwoord. 2. Watter tipe transformator word voorgestel? 3. Bereken die spanning van spoel B. 4. Bereken die stroom van spoel B. 5. Bereken die stroom van spoel. Oplossings:. Die bron van elektriese wisselstroom is by gekoppel. 446 IEB SENIOR FISIK hand- en werkboek Doc Scientia

5 2. erhogingstransformator 3. N = P N S 0 = S = 283,64 4. I = R I = 283, I = 7, = (0) = 283,64(7, ) = 0,9 Oefening 29 Datum: Bestudeer die diagram en beantwoord die daaropvolgende vrae: windings windings 06 kω. Bereken die spanning in die sekondêre spoel..2 Bereken die stroom wat deur die resistor vloei. Doc Scientia IEB SENIOR FISIK hand- en werkboek 447