【规律方法】
变压器、电能输送
一、解决变压器问题的常用方法
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/n2;当变压器有多个副线圈时U1/n1=U2/n2=U3/n3=……
解题思路2 功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副线圈时P1=P2+P3+……
解题思路3 电流思路.由I=P/U知,对只有一个副线圈的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副线圈时n1I1=n2I2+n3I3+……
解题思路4 (变压器动态问题)制约思路.
(1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2=n2U1/n1,可简述为“原制约副”.
(2)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=n2I2/n1,可简述为“副制约原”.
(3)负载制约:①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负1+P负2+…;②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2=P2/U2;③总功率P总=P线+P2.
动态分析问题的思路程序可表示为:
U1
P1
解题思路5 原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化,铁芯中Δ Φ/Δ t相等;当遇到“
”型变压器时有
ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,
此式适用于交流电或电压(电流)变化的直流电,但不适用于稳压或恒定电流的情况.
【例1】如图所示为一理想变压器,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( ABD )
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P的位置及U1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
解析:K由a合到b时,n 1减小,由
,可知,U 2增大,P 2=U 22/R随之增大,而P 1=P 2,P 1=I 1U 1,从而I 1增大,A正确. K由 b 合到a时,与上述情况相反,P 2将减小,B正确·P上滑时,R增大,P 2=U 22/R减小,又P 1=P 2,P 1=I 1U 1,从而I 1减小,C错误. U 1增大,由
=
,可知U 2增大,I 2=U 2/R随之增大,由
可知I 1也增大,D正确。
说明:处理这类问题的关键是要分清变量和不变量,弄清理想变压器中各量间的联系和制约关系. 在理想变压器中,U2由U1和匝数比决定;I2由U2和负载电阻决定;I1由I2和匝数比决定.
【例2】在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中,能正确反映其工作原理的是
解:电流互感器要把大电流变为小电流,因此原线圈的匝数少,副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选A。
【例3】如图所示,接于理想变压器的四个灯泡规格相同,且全部正常发光,则这三个线圈的匝数比应为( C )
A. 1∶2∶3; B.2∶3∶1 C. 3∶2∶1; D. 2∶1∶3
解析:由于所有灯泡规格相同. 且都正常发光,则
=
=
=
式中,U为灯泡的额定电压,设I为灯泡的额定电流,由理想变压器的功率关系 p l=p 2+p 3
UlI=U2I+U3I=2UI+UI=3UI 所以U1=3U
则==
=
由此得n 1∶n 2∶n 3=3∶2∶1 |