Почему меняется ток во вторичной обмотке трансформатора?

[AAA1111]

Почему с изменением числа витков, меняется действующее значение силы тока во вторичной обмотке трансформатора (например, в режиме короткого замыкания)?
Понимаю, что это обычно объясняют формулой:
$\frac {U_2} {U_1} = \frac {N_2} {N_1} = \frac {I_1} {I_2}$

Но не понимаю, например, что непосредственно ускоряет электроны во вторичной обмотке при уменьшении количества витков?
Сопротивление уменьшается с уменьшением количества витков пропорционально уменьшению ЭДС, поэтому уменьшением сопротивления это объяснить нельзя.

И согласно формуле:
$I_i = \frac {\mathcal{E}_i} {R}$ ,
получается, что действующее значение силы тока во вторичной обмотке не должно меняться с изменением числа витков.
Почему эта формула в данном случае не работает?

[arseniiv]

AAA1111 в сообщении #1171650 писал(а):

Почему эта формула в данном случае не работает?

Потому что ЭДС индукции катушки зависит от того, сколько витков. Допустим, для всех витков $d\Phi/dt$ одинаково — тогда в каждом витке наводится ЭДС, с точностью до знака равная $d\Phi/dt$, а витки соединены последовательно, так что общая ЭДС в (число витков) раз больше.

[wrest]

AAA1111 в сообщении #1171650 писал(а):

Но не понимаю, например, что непосредственно ускоряет электроны во вторичной обмотке при уменьшении количества витков?

Если мы говорим о рабочем режиме трансформатора, когда ничего не насыщается и трансформируется почти идеально, то при уменьшении количества витков на вторичной обмотке, действующий ток при неизменной омической нагрузке на вторичной обмотке будет уменьшаться по закону Ома, в соответствии с уменьшением действующего напряжения на ней.
Естественно, если при этом мы пренебрегаем омическими сопротивлениями обмоток и считаем сами обмотки чисто реактивными.

[levtsn]

Это справедливо для режима короткого замыкания. Ток создает противомдс, ток каждого витка вторички складывается.
Грубо говоря, повтиково-суммарные токи вторичной и первичной обмоток равны, но поделены на число витков, а из вне мы видим ток только от одного витка.

[rustot]

AAA1111 в сообщении #1171650 писал(а):

Почему с изменением числа витков, меняется действующее значение силы тока во вторичной обмотке трансформатора (например, в режиме короткого замыкания)?

Потому-что меньшее количество витков вторичной обмотки при том же токе в ней создает меньшее противополе в магнитопроводе, то в свою очередь меньшую противоэдс в первичной обмотке, меньшее ее сопротивление, рост тока в ней, а значит и во вторичной обмотке. обратная связь

[AAA1111]

arseniiv в сообщении #1171653 писал(а):

так что общая ЭДС в (число витков) раз больше.

Но и сопротивление во столько же раз изменится. Если больше витков, значит больше не только ЭДС, но и во столько же раз сопротивления. А если меньше витков, то меньше не только сопротивления, но и во столько же раз ЭДС. Так? Чем тогда сила тока увеличивается? Например, есть трансформатор с 10 витками во вторичной и первичной обмотках. И есть такой же трансформатор, только количество витков во вторичной обмотке у него меньше в два раза, т.е. 5. Во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке второго трансформатора будет меньше, чем ЭДС во вторичной обмотке первого? В 2 раза? (если идеальный трансформатор рассматривать, т.е. без учета потерей мощности)

wrest в сообщении #1171654 писал(а):

... при неизменной омической нагрузке ...

А если рассмотреть режим короткого замыкания? Т.е. когда на вторичной обмотке есть только провод замкнутый в цепь.

levtsn в сообщении #1171656 писал(а):

Это справедливо для режима короткого замыкания. Ток создает противомдс, ток каждого витка вторички складывается. ...

ЭДС складываются, или токи? На ток же ещё суммарное сопротивление витков влияет.

rustot в сообщении #1171661 писал(а):

Потому-что меньшее количество витков вторичной обмотки при том же токе в ней создает меньшее противополе в магнитопроводе, то в свою очередь меньшую противоэдс в первичной обмотке, меньшее ее сопротивление, рост тока в ней, а значит и во вторичной обмотке. ...

Тогда получается ЭДС во вторичной тоже вырастет. А должно уменьшится во столько же раз во сколько количество витков, ведь трансформатор понижающий. В моём примере в 2 раза должно уменьшится. Так?

[rustot]

AAA1111 в сообщении #1171787 писал(а):

Тогда получается ЭДС во вторичной тоже вырастет. А должно уменьшится во столько же раз во сколько количество витков, ведь трансформатор понижающий. В моём примере в 2 раза должно уменьшится. Так?

Не понял причин этого "тогда". Рост тока во вторичной обмотке как раз к обратному приводит, к росту противоэдс

Эдс во вторичной обмотке пропорциональна магнитному полю, причем рост тока во вторичной обмотке уменьшает это поле.

[realeugene]

AAA1111 в сообщении #1171650 писал(а):

Почему с изменением числа витков, меняется действующее значение силы тока во вторичной обмотке трансформатора (например, в режиме короткого замыкания)?

Причины две:

1. При меньшем числе витков в меньший магнитопровод влазит более толстый провод.
2. Меньшим может оказаться ток первичной обмотки и, соответственно, меньше падение напряжение на сопротивлении первичной обмотки и внутреннем сопротивлении источника.

Сравнивать только ЭДС во вторичной обмотке без анализа системы в целом некорректно. Ток во вторичной обмотке в конечном итоге определяется параметрами всех участков цепи начиная от источника.

[AnatolyBa]

AAA1111
Трансформатор штука не самая сложная, но и не такая простая, как может показаться.
На популярном или школьном уровне его обычно рассматривают упрощенно (идеальный трансформатор), но когда вы написали "режим короткого замыкания" вы создали себе трудности. Режим короткого замыкания для идеального трансформатора смысла не имеет. Если вы хотите что-то понять именно для режима короткого замыкания, то надо учесть паразитные сопротивления и индуктивности, причем в обеих обмотках. Прикинуть, как изменение числа витков влияет на паразитные параметры и как первичная цепь "видит" эти изменения. Причем при каких-то предположениях ( не очень, впрочем, реалистичных) ваше изначальное утверждение может оказаться просто не верным

[oleg_2]

Попытка решения.
$I=\frac E R$
Формула правильная, но не типична для трансформатора.
Возьмем достаточно мощный трансформатор, снимем с него вторичную
обмотку и вместо нее намотаем два витка тонкого провода, тонкого
настолько, чтоб при замыкании этой вторичной обмотки трансформатор оставался
линейным (без насыщения железа), а входное напряжение на первичной обмотке
стабильно. Измерим ток короткого замыкания. Затем оставим только один виток,
замкнем его и измерим ток. Формула сработает.
Обычно трансформаторы не работают на короткое замыкание (кроме трансформаторов
тока). У трансформатора есть окно, которое стараются плотнее заполнить медью для
снижения потерь, - провод взять потолще. Пусть наш трансформатор имеет две
одинаковые секции втоиичной обмотки, которые можно включать и параллельно,
и последовательно. При параллельном включении ЭДС в два раза меньше, но
сопротивление меньше в 4 раза при том же заполнении окна. Ток короткого замыкания
будет больше.

[Pphantom]

oleg_2, пожалуйста, не вставляйте лишние переносы строк там, где они не требуются. На большом экране это искусственно раздувает сообщение, на маленьком - делает его неудобочитаемым. Делайте перенос только там, где хотите начать новый абзац.

[Евгений Машеров]

Потому, что сопротивление вторичной обмотки трансформатора в основном реактивное (индуктивное). Активным сопротивлением можно для обычных условий работы пренебречь. А индуктивность соленоида пропорциональна квадрату числа витков, реактивное сопротивление же пропорционально индуктивности. То есть при уменьшении числа витков сопротивление падает, как квадрат числа витков, а Э.Д.С. как число витков, так что ток возрастает. Этот эффект проявляется, пока число витков не уменьшится настолько, что активное сопротивление, убывающее, как число витков, не станет сравнимо с реактивным (и оттого трансформатор с нулём витков не даст бесконечного тока, а так хотелось...)

[AAA1111]

AnatolyBa в сообщении #1171839 писал(а):

... но когда вы написали "режим короткого замыкания" вы создали себе трудности.

А я думал наоборот проще будет. Хотел максимально упростить рассматриваемую систему.

AnatolyBa в сообщении #1171839 писал(а):

Если вы хотите что-то понять именно для режима короткого замыкания, ...

Да нет, вопрос у меня возник из недоумения по поводу того как это напряжение понижается, а ток вдруг вырастает. Может на продвинутом уровне это нормально воспринимается, но на школьном уровне, типа моего, это лично у меня вызывает удивление. Даже если с нагрузкой рассматривать, то на поверхностный взгляд, после уменьшения числа витков на вторичной, получается, что сопротивление (активное. Теперь знаю, что бывает ещё и реактивное ) осталось прежним, напряжение уменьшилось вдвое (согласно школьной формуле), а ток вдруг непонятно с чего вырос. Непривычно.

В общем, всем спасибо за помощь. Пойду пока переваривать.

[AnatolyBa]

AAA1111 в сообщении #1171937 писал(а):

ток вдруг непонятно с чего вырос

Так, давайте сначала. На этот раз возьмем идеальный трансформатор, паразитными сопротивлениями и индуктивностями пренебрегаем. На входе напряжение $U_1$. К выходу подключим активную нагрузку $R_2$. Коэффициент трансформации $k=N_1/N_2$.
Изменяем (уменьшаем) $N_2$ смотрим, что происходит. Напряжение на выходе $U_2=U_1 (N_2/N_1)$ - уменьшается, при этом напряжение на виток не изменяется. Ток на нагрузке $I_2=U_2/R_2$ тоже уменьшается, а вовсе не увеличивается. Ток в первичной обмотке $I_1=I_2 (N_2/N_1)=U_1 (N_2/N_1)^2 / R_2 $ уменьшается, причем значительно сильнее, так что отношение $I_2/I_1$ увеличивается.

[wrest]

AAA1111 в сообщении #1171937 писал(а):

Да нет, вопрос у меня возник из недоумения по поводу того как это напряжение понижается, а ток вдруг вырастает.

А с чего вы вообще взяли что он вырастает?