習題課3變壓器的綜合應用綜合提能(一)負載變化引起的動態變化問題

[融通知能]1．含有變壓器動態電路問題的答題模型(1)構建模型(2)模型突破解答這類問題的關鍵是分清變量和不變量。首先確定哪些量是不變的，然后結合變壓器的基本規律和歐姆定律分析相關量的變化情況。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阻電源，對負載電路進行動態分析時，可以參照直流電路動態分析的方法。2．負載變化的兩種情況(1)負載的數目發生變化，如某些用電器的開關斷開或閉合。(2)滑動變阻器的滑片移動，電路中的電阻發生變化。[典例]如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關。原線圈接正弦交流電源，輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示?，F將S1接1、S2閉合，此時L2正常發光。下列說法正確的是

(

)/方法技巧/負載變化引起的動態變化問題的解題思路變與不變結合，根據答題模型從副線圈向原線圈推進。如果原、副線圈的匝數不變，則副線圈電壓不變，根據負載電阻的變化，判斷出副線圈電流或功率的變化情況，然后根據輸出功率決定輸入功率的特點，分析原線圈電流或功率的變化。

[針對訓練]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，副線圈接三個阻值相同的電阻R，不計電表內電阻影響。閉合開關S后

(

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

如圖，理想變壓器原、副線圈匝數比為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。在滑動變阻器R的滑片從a端滑動到b端的過程中，兩個燈泡始終發光且工作在額定電壓以內，下列說法正確的是

(

)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)

線圈匝數變化引起的動態問題

[融通知能]1．線圈匝數變化的三種情況(1)原線圈匝數不變，副線圈匝數變化。(2)副線圈匝數不變，原線圈匝數變化。(3)原、副線圈的匝數同時變化，且變化后匝數比與之前不同。2．一般解題思路根據電壓與匝數成正比的特點，判斷輸出電壓如何變化，然后根據答題模型從副線圈向原線圈推進。[針對訓練]1．如圖所示為原、副線圈的匝數均可調節的理想變壓器，原線圈兩端接一正弦式交變電流，一小燈泡L和滑動變阻器串聯于副線圈兩端，滑動觸頭P置于中間，小燈泡正常發光。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n1B．僅增加副線圈的匝數n2C．僅改變R接入電路的電阻，將滑動觸頭P向B端滑動D．僅增大原線圈中交流電的電壓解析：當滑動變阻器滑片P向上移動時，滑動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比決定的，所以副線圈中的電流變小，電流表的示數變小，電壓表的示數不變，A錯誤；電流與匝數成反比，副線圈中電流減小，原線圈中電流也減小，B錯誤；當單刀雙擲開關由a擲向b時，理想變壓器原、副線圈的匝數比變小，所以副線圈兩端的電壓升高，電壓表和電流表的示數均變大，C正確；由C知電壓表和電流表的示數均變大，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，原線圈并聯在高壓電路中，副線圈接電壓表。互感器將高電壓變為低電壓，通過電壓表測低電壓，結合匝數比可計算出高壓電路的電壓。(2)電流互感器：如圖乙所示，原線圈串聯在待測大電流電路中，副線圈接電流表。互感器將大電流變成小電流，通過電流表測出小電流，結合匝數比可計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。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈。如果把整個線圈作原線圈，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，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓。調壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構造如圖乙所示。線圈AB繞在一個圓環形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動滑動觸頭P的位置就可以調節輸出電壓U2。3．有多個副線圈的變壓器當有多個副線圈時，電壓比等于匝數比仍然成立，但電流不再與匝數成反比，而要根據原、副線圈功率相等去推導；若原線圈中有用電器時，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比。[典例]

(多選)如圖，發電機的矩形線圈長為2L、寬為L，匝數為N，放置在磁感應強度大小為B的勻強磁場中。理想變壓器的原、副線圈匝數分別為n0、n1和n2，兩個副線圈分別接有電阻R1和R2。當發電機線圈以角速度ω勻速轉動時，理想電流表讀數為I。不計線圈電阻，下列說法正確的是

(

)[針對訓練]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，圖中電壓表示數為220V，電流表示數為10A，則高壓輸電線的送電功率為