習(xí)題課3　變壓器的綜合應(yīng)用

習(xí)題課3變壓器的綜合應(yīng)用綜合提能(一)負(fù)載變化引起的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題

[融通知能]1．含有變壓器動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的答題模型(1)構(gòu)建模型(2)模型突破解答這類問(wèn)題的關(guān)鍵是分清變量和不變量。首先確定哪些量是不變的，然后結(jié)合變壓器的基本規(guī)律和歐姆定律分析相關(guān)量的變化情況。①理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時(shí)總是“量出而入”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率。②可以把理想變壓器的副線圈看作給用戶供電的無(wú)阻電源，對(duì)負(fù)載電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，可以參照直流電路動(dòng)態(tài)分析的方法。2．負(fù)載變化的兩種情況(1)負(fù)載的數(shù)目發(fā)生變化，如某些用電器的開關(guān)斷開或閉合。(2)滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)，電路中的電阻發(fā)生變化。[典例]如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交流電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是

(

)/方法技巧/負(fù)載變化引起的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的解題思路變與不變結(jié)合，根據(jù)答題模型從副線圈向原線圈推進(jìn)。如果原、副線圈的匝數(shù)不變，則副線圈電壓不變，根據(jù)負(fù)載電阻的變化，判斷出副線圈電流或功率的變化情況，然后根據(jù)輸出功率決定輸入功率的特點(diǎn)，分析原線圈電流或功率的變化。

[針對(duì)訓(xùn)練]1.

如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻影響。閉合開關(guān)S后

(

)A．電流表A2的示數(shù)減小B．電壓表V1的示數(shù)減小C．電壓表V2的示數(shù)不變D．電流表A1的示數(shù)不變2.

如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過(guò)程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2一直變亮C．L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗D．L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗綜合提能(二)

線圈匝數(shù)變化引起的動(dòng)態(tài)問(wèn)題

[融通知能]1．線圈匝數(shù)變化的三種情況(1)原線圈匝數(shù)不變，副線圈匝數(shù)變化。(2)副線圈匝數(shù)不變，原線圈匝數(shù)變化。(3)原、副線圈的匝數(shù)同時(shí)變化，且變化后匝數(shù)比與之前不同。2．一般解題思路根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比的特點(diǎn)，判斷輸出電壓如何變化，然后根據(jù)答題模型從副線圈向原線圈推進(jìn)。[針對(duì)訓(xùn)練]1．如圖所示為原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)的理想變壓器，原線圈兩端接一正弦式交變電流，一小燈泡L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)于副線圈兩端，滑動(dòng)觸頭P置于中間，小燈泡正常發(fā)光。為了使小燈泡亮度變暗，可以采取的措施有

(

)

A．僅減少原線圈的匝數(shù)n1B．僅增加副線圈的匝數(shù)n2C．僅改變R接入電路的電阻，將滑動(dòng)觸頭P向B端滑動(dòng)D．僅增大原線圈中交流電的電壓解析：當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，副線圈所在電路的總電阻變大，由于副線圈兩端的電壓是由輸入電壓和線圈匝數(shù)比決定的，所以副線圈中的電流變小，電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)不變，A錯(cuò)誤；電流與匝數(shù)成反比，副線圈中電流減小，原線圈中電流也減小，B錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a擲向b時(shí)，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比變小，所以副線圈兩端的電壓升高，電壓表和電流表的示數(shù)均變大，C正確；由C知電壓表和電流表的示數(shù)均變大，則輸出功率變大，變壓器輸入功率等于輸出功率，則輸入功率將變大，D錯(cuò)誤。答案：C

綜合提能(三)三類特殊變壓器

[融通知能]1．互感器(1)電壓互感器：如圖甲所示，原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表?；ジ衅鲗⒏唠妷鹤?yōu)榈碗妷?，通過(guò)電壓表測(cè)低電壓，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)算出高壓電路的電壓。(2)電流互感器：如圖乙所示，原線圈串聯(lián)在待測(cè)大電流電路中，副線圈接電流表。互感器將大電流變成小電流，通過(guò)電流表測(cè)出小電流，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)算出大電流電路的電流。2．自耦變壓器如圖甲所示是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈。如果把整個(gè)線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，整個(gè)線圈作副線圈，就可以升高電壓。調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖乙所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。3．有多個(gè)副線圈的變壓器當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，電壓比等于匝數(shù)比仍然成立，但電流不再與匝數(shù)成反比，而要根據(jù)原、副線圈功率相等去推導(dǎo)；若原線圈中有用電器時(shí)，不要把電源電壓與原線圈兩端電壓搞混，而要把原線圈所在電路看成一回路處理，原線圈相當(dāng)于一非純電阻用電器，其兩端電壓與副線圈兩端電壓的比值等于匝數(shù)比。[典例]

(多選)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2。當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I。不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是

(

)[針對(duì)訓(xùn)練]1．如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2＝1000∶1，n3∶n4＝1∶100，圖中電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，則高壓輸電線的送電功率為