164
Глава 4.
5.3. Передача энергии между обмотками в трансформаторе
Постановка задачи
Механизм передачи энергии из первичной обмотки во вторичную в трансформаторах с железным сердечником описан недостаточно отчетливо. В нем недостаточно ясны причины, по которым снижение сопротивления нагрузки во вторичной обмотке трансформатора вызывает увеличение тока в его первичной обмотке. Обычным объяснением является то, что компенсация магнитного поля, создаваемого током первичной обмотки, магнитным полем, создаваемым током вторичной обмотки и производит подобное действие. Однако тогда должна была бы уменьшаться индуктивность первичной обмотки и увеличиваться реактивная составляющая тока первичной обмотки, а не активная, как это происходит на самом деле.
Поскольку передача энергии может происходить только через магнитное поле, создаваемое током, протекающим в первичной обмотке, то возникло предположение о том, что явление происходит за счет того, что градиент напряженности магнитного поля изменяется с увеличением тока во вторичной обмотке, а это и ведет к увеличению тока в первичной обмотке. Поскольку с удалением от первичной обмотки магнитное поле должно ослабляться, то коэффициент трансформации должен зависеть от взаимного расположения витков первичной и вторичной обмоток фактически независимо от значения магнитной проницаемости сердечника.
Постановка первого эксперимента
Схема первого эксперимента приведена на рис. 3.1.
Предполагается, что э.д.с. во вторичной цепи наводится не через сердечник, а магнитным полем, распространяемым внутри окна сердечника. Поскольку с увеличением расстояния от первичной обмотки напряженность магнитного поля будет умень¬
Эксперименты в области электромагнитных явлений
165
шаться, то в пространстве окна будет иметь место градиент напряженности магнитного поля. Это градиент будет расти по мере потребления энергии магнитного поля вторичной обмоткой, что может быть зафиксировано появлением э.д.с. на измерительной обмотке. Эта э.д.с. должна быть пропорциональна значению тока во вторичной обмотке.
Рис. 3.1. Изменение градиента напряженности магнитного поля в трансформаторе с изменением нагрузки на вторичной обмотке: а - схема размещения обмоток в эксперименте; б - электрическая схема эксперимента; в - изменение э.д.с. на измерительной обмотке при изменении нагрузки на вторичной обмотке; г - эквивалентная механическая схема передачи энергии в газопроводе; I - положение упругой стенки при малом давлении; II - положение упругой стенки при большом давлении; д - эпюра давлений в газопроводе; е - эпюра скоростей в газопроводе
