Transformační poměr transformátoru popisuje vztah mezi počty závitů primární a sekundární cívky a napětími na těchto cívkách. Obvykle se zapisuje např. ve tvaru:

\[\frac{U_2}{N_2}=\frac{U_1}{N_1}.\]

Cílem experimentu je tento vztah ověřit jiným než obvyklým způsobem.

Experiment lze buď provést s demonstračním voltmetrem a odečítat hodnoty ručně nebo s digitální voltmetrem připojeným k počítači. Popsány jsou oba způsoby.

• lístkové jádro U a I
• cívka 600 z. nebo 300 z.
• zdroj 6 V nebo 12 V
• voltmetr
• delší spojovací vodiče

Pro variantu experimentu s digitálním voltmetrem také:

• Vernier voltmetr
• GoLink! nebo LabQuest připojený k počítači

Sestavte transformátor na uzavřeném jádře. Jako primární použijte cívku 300 nebo 600 závitů, na sekundární stranu budete postupně navíjet jednotlivé závity z vodiče, konce vodiče připojte k voltmetru. Primární cívku připojte ke zdroji střídavého napětí 6 V nebo 12 V.

Varianta s digitálním voltmetrem:

Uspořádání experimentu je stejné, pouze vodiče na sekundární straně připojte k digitálnímu voltmetru. Ten pak připojte přes rozhraní k počítači.

•  Nastavení programu Logger Pro pro měření
  1. V počítači pustíme program Logger Pro
  2. V záložce „Experiment“ spustíme „Sběr dat…“ a nastavíme:
     • Mód: Události se vstupy
     • Název sloupce: Počet závitů
     • Značka: N
  3. Zkontrolujeme, že se na vodorovnou osu vynáší počet závit, na svislou osu napětí. Případně vynášené veličiny opravíme (po stisknutí pravého tlačítka myši nad příslušnou osou vybereme správnou veličinu).
  4. Měření spustíme zeleným tlačítkem „Sběr dat“ nebo stisknutím mezerníku.
  5. Počkáme na hodnotu napětí a stiskneme tlačítko „Zachovat“. Do rámečku dopíšeme aktuální počet závitů.

 

Na sekundární stranu transformátoru naviňte jeden závit z vodiče, konce vodiče připojte k voltmetru a odečtěte indukované napětí na závitu. Postupně přidávejte další závity. Odečtené hodnoty vyneste do grafu napětí na sekundární cívce v závislosti na počtu závitů této cívky.

Pokud měření provedeme s digitálním voltmetrem, lze hodnoty zpracovat přímo. Na první pohled je zřejmé, že výsledná závislost je lineární – napětí na sekundární cívce je přímo úměrné jejímu počtu závitů. Směrnice této přímky odpovídá poměru

\[\frac{U_2}{N_2}.\]

Její hodnota samozřejmě závisí na použité cívce i napětí zdroje. Pro cívku 600 z. a primární napětí 6 V vychází poměr přibližně 0,089 V/závit. Primární poměr je v tomto případě 0,0100 V/závit, což se s naměřeným poměrem vcelku dobře shoduje.

•  Komentář k měření s digitálním voltmetrem

  Použitý digitální voltmetr neumí ze své podstaty měřit střídavé napětí (resp. jeho efektivní hodnotu). Voltmetr měří okamžitou hodnotu napětí, v grafu bude proto hodnota napětí kolísat. Z tohoto důvodu je potřeba tlačítko „Zachovat“ mačkat pouze v okamžiku, kdy je zobrazena maximální hodnota napětí pro daný počet závitů.

 

Experiment jsme prováděli s tzv. transformátorem naprázdno, tj. s transformátorem, který má (ideálně) mezi konci sekundární cívky nekonečně velký odpor. Pro transformátor naprázdno tento transformační poměr velmi dobře vychází i v neideálních podmínkách rozkladného transformátoru (jeho velké ztráty se zde téměř neprojeví).