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专题 变压器的动态分析
【思想方法指导 处理变压器的动态分析,首先应明确不变量和变化量,对变化量要把握它们之间的制约关系,依据程序分析的思想,从主动变化量开始,根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况.
规律总结1.首先明确变压器各物理量间的制约关系.变压器原、副线圈匝数n1、n2确定,U1决定了U2,与输出端有无负载、负载大小无关,也与变压器有无其他副线圈无关.U2与负载电阻R,通过欧姆定律决定了输出电流I2的大小,输出功率P2决定输入功率P1,P1=,从而决定I1大小, 2.分清动态变化中哪个量变化,结合串、并联电路的特点.欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次确定.
1.匝数比不变的情况(如图5所示)
(1)U1不变,根据=,输入电压U1决定输出电压U2,不论
负载电阻R如何变化,U2不变.
(2)当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流
I1,故I1发生变化.
(3)I2变化引起P2变化,P1=P2,故P1发生变化. 图5
2.负载电阻不变的情况(如图6所示)
(1)U1不变,发生变化,故U2变化.
(2)R不变,U2变化,故I2发生变化.
(3)根据P2=,P2发生变化,再根据P1=P2,故P1变化,
P1=U1I1,U1不变, 故I1发生变化. 图6
3.分析动态问题的思路程序可表示为
【典型例题】
一:为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想变流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后( )A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变
B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大
C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大
D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变
如图8所示电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触头,原线圈两端接电压恒定的交变电流,则能使原线圈的输入功率变大的是 ( )A.保持P的位置不变,S由b切换到aB.保持P的位置不变,S由a切换到b
C.S掷于b位置不动,P向上滑动
D.S掷于b位置不动,P向下滑动
三:如图所示,理想变压器的输入端接正弦交流电,副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2;输电线的等效电阻为R,开始时,电键K断开.当K接通时,以下说法中正确的是
A.副线圈的两端M、N的输出电压减小
B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C.通过灯泡L1的电流减小
D.原线圈中的电流增大
四:如图所示,变压器的原、副线圈的匝数比一定,原线圈的电压为U1时,副线圈的输出电压为U2,L1、L2、L3为三只完全相同的电灯,开始时,电键K开启,然后当电键K闭合时
A.电压U1不变,U2变大
B.电灯L1变亮,L2变暗
C.电灯L1变暗,L2变亮
D.原线圈中的电流变大
五:如图,为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则
A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大
B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗的功率减小
C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大
D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大
六:有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中,如图所示.若将该线路与交流电源接通,且开关S接在位置1时,5个灯泡发光亮度相同;若将开关S接在位置2时,灯泡均未烧坏.则下列可能的是 ( )
A.该变压器是降压变压器,原、副线圈匝数比为4∶1
B.该变压器是升压变压器,原、副线圈匝数比为1∶4
C.副线圈中的灯泡仍能发光,只是更亮些
D.副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变暗
理想变压器
在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有:,
忽略原、副线圈内阻,有 U1=E1 , U2=E2
另外,考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁,即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等,于是又有
由此便可得理想变压器的电压变化规律为
在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”),有P1=P2 而P1=I1U1 P2=I2U2
于是又得理想变压器的电流变化规律为
解题思路1 电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n
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