Tento pokus demonstruje využití transformátorů v praxi – TAVENÍ KOVŮ a SVÁŘENÍ NA TUPO.
1. část pokusu – tavení kovů
Pomůcky: U jádro lístkové, krátké jádro, upínací zařízení, cívka 600 závitů, papírový obal jádra, spínač, spojovací vodiče, cívka 6 závitů, ocelový drát
Při demonstraci s reálnými pomůckami dbejte zvýšené opatrnosti - nebezpečí úrazu vysokým napětím!!!
Prohlédněte si uspořádání pokusu. Na uzavřeném jádře jsou navléknuty 2 cívky. Cívka o 600 závitech je přes spínač připojena k síťovému napětí 230 V. Cívka se 6 závity z měděného drátu (o průměru 5 mm) přechází ve dvě ramena s izolačními rukojeťmi. Svorky této cívky (na jádře pod jejími závity je nasunutý papírový obal, aby nevznikal zkrat) jsou spojené ocelovým drátem.
Pozorujte drát po sepnutí spínače (po připojení napětí na cívku 600 z).
Drát se zahřívá až do bílého žáru, po chvilce se přepálí.
Po vypnutí spínače se rychle ochladí.
Vysvětlete, proč se drát přepálil (zahříval).
Návodné otázky:
Jaké zařízení tvoří jádro s cívkami?
Popište části transformátoru (primární a sekundární cívku).
Jaký je transformační poměr tohoto transformátoru?
Co to bude znamenat pro proud procházející sekundárním vinutím?
Jaký bude mít účinek tento proud při průchodu sekundárním vinutím, zvláště při průchodu drátem?
(Zvažte, jaký má drát odpor vůči ostatním částem sekundárního obvodu.)
Druhá část pokusu – sváření na tupo
Toto zapojení můžeme užít ke sváření, princip je stejný jako u tavení kovu.
Pozorujte pokus.
Po přepálení drátu demonstrátor vzniklé části opět přitiskne k sobě (tlakem na izolované rukojeti sekundární cívky).
Drát se v místě dotyku rozžhaví a svaří se.
Při vypnutém spínači (cívkou neprochází proud) demonstrátor počká, až kov zchladne a pustí izolované rukojeti. (Vypnutí spínače na videoukázce bez ampérmetru není vidět. Že je spínač vypnutý, pozorujeme až při závěrečném celkovém záběru nebo ve videoukázce s ampérmetrem.)
Proč se rozžhavil drát v okamžiku spojení?
Tavení i sváření drátu můžete sledovat ještě na celkovém záběru, přičemž je v obvodu navíc zapojen sériově k primární cívce, spínači a zdroji napětí ampérmetr, který měří proud procházející primárním obvodem.
Pozorujte ručku ampérmetru v průběhu pokusu a vysvětlete její pohyb.
Vidíme, že když je v sekundárním obvodu zapojený drát, prochází primárním obvodem zprvu největší proud, který postupně klesá, jak se kov zahřívá. Po přepálení drátu, klesne proud v primárním obvodu ještě více. Když opět spojíme kusy drátu, zvýší se proud procházející primárním obvodem. Záhy vypneme spínač a ampérmetr ukazuje nulovou výchylku.
Návodné otázky:
K vysvětlení pohybu ručky na ampérmetru v primárním obvodu nám pomůže, když si uvědomíme, jaký proud v průběhu pokusu prochází sekundárním obvodem.
Proč nemůžeme připojit stejný ampérmetr také do sekundárního obvodu?
Rozebereme situaci po částech:
O jaký chod transformátoru (naprázdno/nakrátko/se zatížením) se jedná, když je v sekundárním obvodu zapojený drát. Jaký vztah platí pro proudy I1, I2 při tomto zapojení?
Proč primární proud postupně klesá, jak se drát zahřívá?
Jak se změní chod transformátoru po přepálení drátu?
Proč klesne proud v primárním obvodu po přepálení drátu?
Proč stoupne primární proud, když opět spojíme drát?
Proč po vypnutí spínače neukazuje ampérmetr žádnou výchylku?