Électricité et magnétisme · AP Physique 2
Simulateur de transformateur idéal et de pertes de transport électrique
Simuler les transformateurs idéaux: U1/U2 = n1/n2, I1/I2 = n2/n1, P_in = P_out et réduction de la perte de puissance du réseau de transmission à haute tension à longue distance (P_loss = (P/U)²·R).
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- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
V
virages
virages
Ω
Dérivations et métriques en direct
Tension secondaire U2
--
Courant secondaire I2
--
Principaux courants I1
--
Puissance transférée P
--
Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Transformateur idéal (220V in, n1:n2 = 11:1) alimente une ampoule de 20V 40W. Trouvez la tension de sortie et le courant primaire.
Dérivation étape par étape :
- U2 = 220*(1/11) = 20V. Produit power = 40W. Équilibre de puissance idéal P1 = P2 = 40W => I1 = 40/220 = 0.182A.
Problème travaillé
Problème : Exportations de centrales électriques 100kW au-delà 10Ligne kV (R=10Ω). Calculer le courant, la perte de transmission et l'efficacité du réseau.
Dérivation étape par étape :
- Courant I = 100kW/10kV = 10A. Perte de ligne P_loss = 10²*10 = 1000W = 1kWLivraisons power = 99kW. Efficiency = 99%.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1: Dans les transformateurs idéaux, est-ce que le primaire dicte secondaire, ou vice versa, pour la tension par rapport à la puissance?
Clé de réponse : La tension est dictée par le primaire (input U1 sets U2). Le courant et la puissance sont dictés par la charge secondaire (ensembles de demande de charge I1 et P1).
Q2. Variante 2 : Un transformateur peut-il monter ou baisser la tension continue ? Pourquoi ou pas ?
Clé de réponse : Jamais ! Les transformateurs s'appuient sur l'induction mutuelle. Steady DC produit un flux magnétique statique (dΦ/dt = 0), induisant une tension secondaire nulle.
Q3. Variante 3: Lorsque le circuit secondaire est ouvert (pas de charge), le courant primaire est-il tiré ou la puissance?
Clé de réponse : Dans les modèles idéaux, la puissance d'entrée est nulle. Les vrais transformateurs tirent un minuscule courant de ralenti magnétisant pour maintenir le flux du noyau, dissipant la chaleur mineure du noyau.
Foire aux questions et idées fausses
Un transformateur change-t-il la fréquence de la puissance en courant alternatif?
Jamais ! Les transformateurs ne modifient que la tension et les amplitudes de courant. La fréquence reste strictement identique (par exemple 50Hz reste 50Hz).
Avec plusieurs enroulements secondaires, est-ce que I1/I2 = n2/n1 s'applique toujours?
C'est pas vrai ! La formule du ratio monosecondaire échoue. Utiliser le bilan de puissance totale : P_in = P_out1 + P_out2 (U1*I1 = U2*I2 + U3*I3).
Pourquoi la technologie de grille ultra-haute tension (UHV ± 1100kV) est-elle une merveille d'ingénierie stratégique?
Transfert de l'hydroélectricité propre et de l'énergie solaire des régions de l'Ouest à plus de 3 000 km vers les villes côtières avec une perte minimale de lignes.
Est-ce qu'un chargeur de téléphone au ralenti branché dans le mur consomme de l'électricité lorsque le téléphone est débranché?
Oui ! Le transformateur interne commuté tire ~0,05W à 0,2W puissance fantôme pour maintenir les circuits de ralenti; le débranchement empêche le drainage et le vieillissement des vampires.