Muuntaja ja keskinäisinduktanssi

Teoriaa

Keskinäisinduktanssin havainnollistus simulaatiolla sekä teoria. Muuntajan toimintaperiaate ja lausekkeet.

Muuntaja ja rautanaula

Ensiökäämissä on 600 kierrosta ja toisiakäämissä on 6 kierrosta. Ensiöpuolen jännite on 230 V. Mitä tapahtuu? Miksi?

Selitys:

Ideaalisen muuntajan muuntosuhde on $\frac{N_1}{N_2}=\frac{U_1}{U_2}=\frac{I_2}{I_1}$. Ideaalimuuntajan muuntosuhteesta saadaan, että jos ensiöpuolen sähkövirta I, niin toisiopuolen sähkövirta on $100 I$.

Koska naula on paksu, niin sen resistanssi on pieni. Tällöin naulan läpi kulkeva virta on suuri. Virta kuumentaa naulaa teholla $P=RI^2$. Koska teho on suoraan verrannollinen virran neliöön (merkitään: $P \sim I^2$), niin naula alkaa hehkua ja sulaa lopulta poikki.

Muuntaja ja veden keittäminen

Miten tämä demonstraatio liittyy kodinkoneisiin?

Selitys:

Nykyisin useissa kotitalouksissa on siirrytty induktioliesiin. Induktioliedessä käämin muuttuva magneettikenttä aiheuttaa muuttuvan magneettivuon liedellä olevan kattilan pohjan läpi (yleensä ferromagneettista ainetta). Kattilan pohjaan syntyy pyörrevirtoja, jotka muuttuvat lämmöksi Joulen lain nojalla.

Induktioliesi on mm. nopeampi ja energiatehokkaampi perinteisiin liesiin verrattuna.

Jaakobin tikapuut ja muuntaja

Mikä selittää havaitun valokaaren?

Selitys:

Ensiöpuolen käämi (600 kierrosta) on kytketty verkkojännitteeseen (230 V). Toisiopuolen käämissä on 12 000 kierrosta. Ideaalisen muuntajan muuntosuhteesta $\frac{N_1}{N_2}=\frac{U_1}{U_2}$ saadaan toisiopuolen jännitteeksi 4600 V.

Kuivan ilman läpilyöntikestävyys on noin 4700V/mm (kts. FY6). Kynttilän liekki ionisoi sen ympärillä olevaa kaasua. Kun ionisoitunut kaasu on voimakkaassa sähkökentässä (elektrodien väli), niin sähköinen voima saa kaasun elektronit ja ionit kiihtyvään liikkeeseen, jolloin syntyy sähköpurkaus. Tämä sähköpurkaus havaitaan valokaarena.