Физика · 11 класс
Переменный ток и трансформатор — физика, 11 класс
Свяжи параметры синусоидального тока со средней мощностью и проследи передачу энергии через трансформатор.
Потренируйся самостоятельно
Выбери отдельную тему или смешанный набор. После ответа появится объяснение.
Без регистрации · ответы можно записывать в тетради
Введи число с десятичной запятой. Единица и требуемое округление названы в условии.
Родителю или репетитору — без имени и ответов.
Для преподавателя: выдать или распечатать набор
Выберите набор выше. По ссылке ученик решит его без кабинета, результаты появятся в ваших «Материалах».
Посмотрите, как организованы домашние задания. Разобрать ошибки на занятии можно на онлайн-доске.
Нужен вход преподавателя. Если вы уже сохраняли этот набор, откроется прежняя ссылка.
Проверка модели
Синусоидальный ток
Различай мгновенное, амплитудное и действующее значения. Действующее значение соответствует такому постоянному току, который за то же время даёт тот же нагрев на том же сопротивлении.
Средняя мощность
Мощность на резисторе зависит от квадрата силы тока. Средняя мощность и мощность в момент максимального тока — разные величины. При измерениях переменного тока уточни, какое значение показал прибор.
Трансформатор
В идеальной модели потерь нет: мощность первичной цепи передаётся нагрузке. Изменение напряжения связано с отношением числа витков; ток определяется нагрузкой и балансом мощности. КПД реального устройства не превышает 100%.
Разберём на примерах
Момент и интервал
При прохождении синусоидального тока через нуль его мгновенная сила равна нулю. Это не означает, что действующее значение за период тоже нулевое: в другие моменты периода на резисторе выделяется энергия.
Базовый 11 класс: синусоидальный ток, амплитуда и действующее значение, средняя мощность на активном сопротивлении, идеальный трансформатор и заданные потери реального. Без расчётов реактивных цепей и привязки к конкретным заданиям ОГЭ, ЕГЭ или ВПР.
Уточни данные
| Данные | Проверка |
|---|---|
| Ток и напряжение | Амплитуда, мгновенное или действующее значение? |
| Нагрузка | Активное сопротивление или иная модель? |
| Энергия | Средняя мощность, время, потери? |
В задачах о трансформаторе значения напряжения и тока действующие, если прямо не названа амплитуда.
Задания с ответами и объяснениями
Сначала реши задание, затем открой ответ. Для печати выбери группу или смешанный набор: задания выбранного набора на листе ученика и отдельный ключ с объяснениями.
Ток и нагрев
Перейди от изменения во времени к измеряемой энергии.
Сила синусоидального тока меняется по закону i(t) = 3 sin(100πt), где i выражена в амперах, t — в секундах. Найди частоту тока в герцах. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 50
Аргумент синуса равен ωt, поэтому циклическая частота ω = 100π рад/с. Частота f = ω/(2π) = 50 Гц. Число 3 задаёт амплитуду, а 100π нельзя считать частотой в герцах.
Через резистор сопротивлением 20 Ом проходит синусоидальный ток с амплитудой 4 А. Найди среднюю за период мощность нагрева в ваттах. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 160
Действующее значение I = Iₘ/√2 = 2√2 А. Средняя мощность P = I²R = Iₘ²R/2 = 4² · 20/2 = 160 Вт. Подстановка амплитуды вместо действующего значения дала бы 320 Вт — максимальную мгновенную мощность, вдвое большую средней.
Средняя мощность нагрева резистора синусоидальным током равна 18 Вт. Ток меняется по закону i(t) = 0,6 sin(100πt), где i выражена в амперах, t — в секундах. Найди сопротивление резистора в омах. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 100
Из закона изменения тока амплитуда Iₘ = 0,6 А. Квадрат действующего значения I² = Iₘ²/2 = 0,18 А². По P = I²R сопротивление R = 18/0,18 = 100 Ом. Использование амплитуды без усреднения дало бы ошибочные 50 Ом.
Синусоидальный ток за 60 с выделил на резисторе сопротивлением 50 Ом энергию 1080 Дж. Интервал содержит целое число периодов. Найди амплитуду силы тока в амперах; округли до сотых. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 0,85
Средняя мощность P = Q/t = 1080/60 = 18 Вт. Для синусоидального тока P = I²R = Iₘ²R/2. Амплитуда Iₘ = √(2P/R) = √0,72 ≈ 0,84853 А. После округления до сотых: 0,85 А.
Передача мощности
Согласуй обмотки, нагрузку и потери.
Идеальный трансформатор имеет 800 витков в первичной и 100 витков во вторичной обмотке. Действующее напряжение первичной цепи равно 240 В, вторичная замкнута на резистор 7,5 Ом. Найди действующую силу тока первичной цепи в амперах. Ток намагничивания не учитывай. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 0,5
U₂ = U₁N₂/N₁ = 240 · 100/800 = 30 В. I₂ = U₂/R = 4 А, мощность нагрузки P₂ = U₂I₂ = 120 Вт. Потерь нет, поэтому I₁ = P₂/U₁ = 120/240 = 0,5 А. Токи обмоток изменяются обратно отношению напряжений.
У идеального трансформатора действующие напряжение и ток первичной цепи равны 120 В и 0,6 А. Вторичная обмотка подключена к резистору; её действующий ток — 3 А. Найди сопротивление резистора в омах. Ток намагничивания не учитывай. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 8
Первичная мощность P₁ = U₁I₁ = 72 Вт полностью передаётся нагрузке. P₂ = I₂²R, поэтому R = 72/3² = 8 Ом. Вторичное напряжение равно P₂/I₂ = 24 В, что согласуется с U₂ = I₂R.
Идеальный трансформатор имеет 300 витков в первичной и 1200 витков во вторичной обмотке. Первичная цепь получает действующее напряжение 230 В. На вторичном резисторе выделяется средняя мощность 184 Вт. Найди сопротивление этого резистора в омах. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 4600
Отношение витков равно 4, поэтому U₂ = 230 · 4 = 920 В. На резисторе P₂ = U₂²/R; R = 920²/184 = 4600 Ом. Повышение напряжения само по себе не означает увеличение переданной мощности.
В первичной цепи реального трансформатора действующее напряжение равно 200 В, амплитуда синусоидального тока — 0,8 А; напряжение и ток совпадают по фазе. Действующее вторичное напряжение равно 24 В, нагрузка — резистор 12 Ом. Найди КПД трансформатора в процентах. Округли КПД до десятых процента. Дай краткий ответ числом. Запиши число цифрами без единицы измерения.
Ответ и объяснение
Ответ: 42,4
Первичный действующий ток I₁ = 0,8/√2 ≈ 0,565685 А. При совпадающих фазах средняя входная мощность P₁ = U₁I₁ ≈ 113,137 Вт. Мощность нагрузки P₂ = U₂²/R = 24²/12 = 48 Вт. КПД η = P₂/P₁ · 100% ≈ 42,4264%; после округления 42,4%. Потери мощности положительны, около 65,137 Вт; амплитуду первичного тока нельзя принять за действующий ток.
Две письменные проверки
Запиши расчёт и обоснуй, какие особенности модели определяют вывод.
Идеальный трансформатор подключён к источнику синусоидального напряжения с действующим значением 120 В. Первичная обмотка имеет 600 витков, вторичная — 90. Вторичная цепь замкнута на резистор 6 Ом. Ток намагничивания не учитывается. Найди вторичное напряжение, ток нагрузки и первичный ток. Затем число витков обеих обмоток увеличили вдвое, сохранив модель идеального трансформатора, источник и резистор. Объясни, изменятся ли найденные значения и средняя мощность нагрузки.
Разбор и ориентиры для проверки
U₂ = 120 · 90/600 = 18 В; I₂ = 18/6 = 3 А. Мощность нагрузки P₂ = 18 · 3 = 54 Вт, первичный ток I₁ = 54/120 = 0,45 А. После удвоения обеих обмоток отношение N₂/N₁ остаётся 0,15, поэтому U₂, I₂, I₁ и P₂ в данной идеальной модели не меняются. В реальном устройстве могли бы измениться ток намагничивания и потери; эти эффекты здесь исключены условием.
Проверь: Рассчитаны напряжение и оба тока, проверен баланс мощности. Для изменения обмоток использовано отношение витков, а не их сумма; вывод ограничен заданной идеальной моделью.
Амперметр и вольтметр в первичной цепи трансформатора показывают действующие значения 0,04 А и 230 В. Ток и напряжение синусоидальные и совпадают по фазе. Во вторичной цепи действующее напряжение на резисторе 18 Ом равно 12 В. Рассчитай входную мощность, мощность нагрузки и КПД. Ученик перед вычислением входной мощности разделил показание амперметра на √2 и получил КПД больше 100%. Объясни, где ошибся ученик и что показывает энергетическая проверка.
Разбор и ориентиры для проверки
Первичный ток уже действующий, поэтому P₁ = 230 · 0,04 = 9,2 Вт. Мощность нагрузки P₂ = 12²/18 = 8 Вт. КПД η = 8/9,2 · 100% ≈ 86,96%; потери равны 1,2 Вт. Повторное деление действующего тока на √2 занижает входную мощность примерно до 6,505 Вт и даёт ошибочный КПД около 123%. Это не означает, что трансформатор создаёт энергию: неверно истолковано показание прибора.
Проверь: Получены согласованные мощности и КПД не выше 100%; объяснено, почему показание действующего тока не нужно ещё раз делить на √2. Отмечена физическая несовместимость заявленного КПД выше 100% для этой модели.
Для самостоятельной работы и урока
Начни с уже изученной группы, пройди выбранный набор и разбери ошибки. Репетитор может изменить набор, сохранить его и выдать приватное ДЗ. Автопроверка оценивает ответ; способ рассуждения полезно обсудить на уроке.
Как записывать ответы?
Введи число с десятичной запятой. Единица и требуемое округление названы в условии.
Как понимать результат?
Это число верных первых ответов, без перевода в школьную отметку. Повтор ошибок отображается отдельно и не меняет первый результат. Ответы на короткий набор не подтверждают освоение всей темы.
Программа и границы материала
Основа — федеральная рабочая программа. ФРП физики СОО, базовый уровень, 2025: содержание 11 класса с.14–15, тематическое планирование 2.1, с.46–47. Документ проверен 10 октября 2026 года. Выбирайте уже пройденные темы по своему учебнику.
Задания и объяснения созданы для Урокдеска. Все задания независимо перерешаны и сверены с федеральной программой 11 октября 2026 года. Проверка учителем-предметником пока не проводилась. Это не официальный вариант ВПР, МЦКО, ОГЭ или ЕГЭ и не полный курс подготовки.
Другие темы для тренировки
Плотность вещества, 7 класс · Валентность, 8 класс · Системы счисления, 8 класс · Химические уравнения, 8 класс · Строение клетки, 5 класс · Часовые зоны, 8 класс · Древний Египет, 5 класс · Чтение чертежа, 5 класс · Haben и sein, 5 класс · Народные промыслы, 5 класс · Скорость, 7 класс · Количество теплоты, 8 класс · Массовая доля, 8 класс · Простые и сложные вещества, 8 класс · Строение цветка, 6 класс · Давление твёрдых тел, 7 класс · Закон Ома, 8 класс · Количество вещества и молярная масса, 8 класс · Методы биологии и микроскоп, 5 класс · Фотосинтез, 6 класс · Грибы, 7 класс · Файлы и каталоги, 7 класс · План местности и азимут, 5 класс · Черви, 8 класс · Расчёты по уравнениям реакций, 8 класс · Счёт лет и исторические источники, 5 класс · Высоты и горизонтали, 5 класс · Среды обитания и приспособления, 5 класс · Географические координаты, 5 класс · Океан, озёра и круговорот, 6 класс · Масштаб, 5 класс · Кодирование изображения и звука, 7 класс · Климатограммы, 7 класс · Литосфера, породы и рельеф, 5 класс · Древняя Греция: полисы и граждане, 5 класс · Реки, 6 класс · Классы неорганических соединений, 8 класс · Ткани растений, 6 класс · Строение корня, 6 класс · Температура, давление и ветер, 6 класс · Древний Рим: республика и империя, 5 класс · Смутное время, 7 класс · Свойства неорганических соединений, 8 класс · Цепочки превращений, 8 класс · Побег и почки, 6 класс · Строение стебля, 6 класс · Строение листа, 6 класс · Погода и климат, 6 класс · Средневековый город и сословия, 6 класс · Материки и океаны: сравнение, 7 класс · Крещение Руси, Ярослав и раздробленность, 6 класс · Реформы Петра I, 8 класс · Первые русские князья, 6 класс · Кислород и воздух, 8 класс · Водород и вода, 8 класс · Семена и прорастание, 6 класс · Плоды и распространение семян, 6 класс · Опыление и оплодотворение, 6 класс · Рельеф, тектоника и ресурсы России, 8 класс · От нашествия к объединению вокруг Москвы, 6 класс · Растворимость, 8 класс · Испарение и транспорт веществ, 6 класс · Строение атома и периодическая система, 8 класс · Водоросли, 7 класс · Мхи: кукушкин лён и сфагнум, 7 класс · Папоротники, хвощи и плауны, 7 класс · Климат, воды, почвы и природные зоны России, 8 класс · Великие открытия, Возрождение и Реформация, 7 класс · Голосеменные растения, 7 класс · Покрытосеменные: классы и семейства, 7 класс · Химическая связь, 8 класс · Логические операции и таблицы истинности, 8 класс · Поиск информации и проверка источников, 7 класс · Население России: плотность, движение и расселение, 8 класс · Иван Грозный и Россия XVI–XVII веков, 7 класс · Бактерии, 7 класс · Лишайники, 7 класс · Степень окисления и ОВР, 8 класс · Просвещение, революции и промышленный переворот, 8 класс · Одноклеточные и простейшие, 8 класс · Кишечнополостные и гидра, 8 класс · Членистоногие, 8 класс · Моллюски, 8 класс · Рыбы, 8 класс · Земноводные, 8 класс · Пресмыкающиеся, 8 класс · Птицы, 8 класс · Млекопитающие, 8 класс · Дворцовые перевороты, Екатерина II и Павел I, 8 класс · Текстовые документы, 7 класс · Растровая и векторная графика, 7 класс · Компьютерные презентации, 7 класс · Линейные программы на Python, 8 класс · Ветвления, циклы и строки Python, 8 класс · Кодирование информации, 7 класс · Алгоритмы, 8 класс · Движения Земли и освещение, 5 класс · Междуречье и Вавилон, 5 класс · Влажность, облака и осадки, 6 класс · Первобытные люди, 5 класс · Биосфера и наблюдения, 6 класс · Древняя Индия, 5 класс · Воздушные массы и пояса, 7 класс · Древний Китай, 5 класс · Устройство компьютера и память, 7 класс · Программное обеспечение, 7 класс · Географическое положение России, 8 класс · Византия и Юстиниан, 6 класс · Строение вещества, 7 класс · Внутренняя энергия и теплопередача, 8 класс · Плавление и отвердевание, 8 класс · Испарение, кипение и конденсация, 8 класс · Влажность воздуха, 8 класс · Энергия топлива и КПД двигателя, 8 класс · Сила тяжести и вес тела, 7 класс · Сила упругости и закон Гука, 7 класс · Сила трения и инерция, 7 класс · Электрический заряд и электризация, 8 класс · Электрическое поле и закон Кулона, 8 класс · Давление жидкости и закон Паскаля, 7 класс · Давление газа и атмосферы, 7 класс · Закон Архимеда и плавание тел, 7 класс · Соединение проводников, 8 класс · Работа и мощность тока, 8 класс · Механическая работа и мощность, 7 класс · Простые механизмы: рычаг и блоки, 7 класс · Кинетическая и потенциальная энергия, 7 класс · Магнитное поле и электромагниты, 8 класс · Электромагнитная индукция, 8 класс · Измерения, цена деления и погрешность, 7 класс · Ткани, органы и системы органов человека · Сердце, сосуды и круги кровообращения · Нервная система и рефлексы · Электролитическая диссоциация · Полные и сокращённые ионные уравнения · Качественные реакции на ионы · Равномерное и равноускоренное движение, графики · Законы Ньютона · Импульс и закон сохранения импульса · Электронные таблицы: формулы и ссылки · Скелет и мышцы · Кровь и иммунитет · Дыхание человека · Пищеварение человека · Свободное падение · Скорость химической реакции · Отечественная война 1812 года · Реформы Александра II · Обмен веществ и витамины · Анализаторы: зрение и слух · Эндокринная система · Галогены · Сера и её соединения · Азот и фосфор · Движение по окружности · Закон всемирного тяготения · Механические колебания и волны, звук · Строение атома и ядра, радиоактивность · Выделение и кожа · Металлы: общие свойства и ряд активности · Углерод и кремний · Щелочные и щелочноземельные металлы · Железо и алюминий · Высшая нервная деятельность · Механическая энергия и закон её сохранения · Электромагнитное поле и электромагнитные волны · Россия при Николае I · Крымская война · Россия при Александре III · Списки и циклы в Python · Промышленность России · Транспорт России · Культура России XIX века · Генетическая связь неорганических веществ · Моделирование и формализация · Организм человека и системы органов · Пищевые связи в природе · Семейный бюджет и финансовый план · Социальные сферы, группы и отношения · Права и обязанности несовершеннолетних · Конституция и органы власти · Культура и образование · Свет, тень и полутень · Отражение света и плоское зеркало · Преломление света · Линзы и построение изображения · Фокусное расстояние и оптическая сила · Южная Америка: климат, рельеф и воды · ДНК, РНК и биосинтез белка · Законы Менделя и генетические задачи · Алканы и алкены · Поиск и отбор записей в базе данных · Арабский мир и возникновение ислама · Первая мировая война · СССР в 1920–1930-е годы · Холодная война и послевоенный мир · Дисперсия света и цвет · Базы данных: таблицы, поля и записи · Центральная Россия: население и хозяйство · Африка: природа и население · Великая Отечественная война · Россия в конце XX — начале XXI века · Австралия и Океания: природа и население · Северная Америка: природа и страны · Евразия: природные связи и страны · Первоначальные понятия об органических веществах · Расчёты с примесями и выходом продукта · Алкины и ароматические углеводороды · Эволюция и усложнение животного мира, 8 класс · Классификация организмов, 5 класс · Признаки живого и уровни организации, 5 класс · Размножение и индивидуальное развитие человека, 9 класс · Океаны: течения, свойства воды и жизнь · Сфера услуг России: центры, рекреация и доступность · Поволжье и Юг Европейской части России · Религия: традиции и свобода совести · Информационное пространство: правда и фейк · Спирты и фенолы · Альдегиды и карбоновые кислоты · Сложные эфиры и жиры · Северо-Запад и Европейский Север России · Урал: район, ресурсы и население · Сибирь и Дальний Восток: территория и ресурсы · Наша страна и её символы · Стороны горизонта и компас · История России и лента времени · Животные: группы, размножение и развитие · Семейный бюджет: доходы и расходы · Углеводы, амины и аминокислоты · Изомерия и номенклатура органических веществ · МКТ и газовые законы · Уравнение состояния идеального газа · Первый закон термодинамики · Электрическое поле: потенциал и напряжённость · Сила Ампера и сила Лоренца · Фотоэффект и энергия фотона · проценты, 6 класс · конструктор тестов · все тренажёры для школьников · все бесплатные инструменты.