变压器 传感器

第33课·变压器传感器

1．变压器

a．互感现象是变压器的工作基础

(1)(多选)(经典题，6分)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()

A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零

B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变

C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起

D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起

答案：ABD

解析：由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线

和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L 2中的磁通量为零，故A 项正确。当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L 2中的磁通量不变，故B 项正确。家庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关K 不会被电磁铁吸起，故C 项错误。当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即L 1中的磁场发生变化，导致L 2中的磁通量变化，L 2中产生感应电流，电磁铁将开关K 吸起，故D 项正确。

b ．理想变压器基本规律U 1U 2＝n 1n 2、I 1I 2＝n 2n 1

、P 1＝P 2的应用 (2)(优质试题，6分)如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝220 2sin 100πt (V)的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )

A ．原线圈的输入功率为220 2 W

B ．电流表的读数为1 A

C ．电压表的读数为110 2 V

D ．副线圈输出交流电的周期为50 s

答案：B

解析：原线圈所接交流电源的最大值为220 2 V ，则原线圈两端电压有效值为220 V 。电表的读数均为有效值，由理想变压器原、副线圈

两端电压与线圈匝数关系U 1U 2＝n 1n 2

可知副线圈两端电压有效值为110 V ，故C 项错误。根据欧姆定律I ＝U R 可知流过电阻R 的电流为2 A ，则负

载电阻R 消耗的功率P ＝UI ＝220 W ，根据理想变压器功率关系可知原线圈的输入功率也为220 W ，故A 项错误。由P ＝UI 可知，电流表的读数为1 A ，故B 项正确。由交流电源的瞬时表达式u ＝2202sin

100π t (V)可知ω＝100π rad/s ，周期T ＝2πω＝0.02 s ，故D 项错误。

(3)(优质试题6分)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )

A ．U ＝66 V ，k ＝19

B ．U ＝22 V ，k ＝19

C ．U ＝66 V ，k ＝13

D ．U ＝22 V ，k ＝13

答案：A

解析：由题意知，副线圈的电流为I 2＝U R ，则原线圈的电流为I 1＝13I 2

＝U 3R ，与原线圈串联的电阻的电压为U R ＝I 1R ＝U 3，由变压器的匝数比

可知，原线圈的电压为3U ，所以有U 3＋3U ＝220 V ，解得U ＝66 V 。

原线圈回路中的电阻的功率为P 1＝I 21R ＝U 29R ，副线圈回路中的电阻的

功率为P 2＝U 2R ，所以k ＝P 1P 2

＝19，故A 项正确，B 项、C 项、D 项均错误。

(4)(优质试题，6分)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则( )

A ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab

B ．ab 接MN 、cd 接PQ ，I ab >I cd

C ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab

D ．ab 接PQ 、cd 接MN ，I ab >I cd

答案：B

解析：根据变压器中电流与匝数成反比可知，变压器中匝数较多一边电流较小，所以ab上的电流大于cd上的电流，故A、C项均错误。根据题意，高压线中电流较大，不能用普通交流电流表直接测量其电流，要通过电流互感器来连接，即要求通过电流表的电流小于高压线上的电流，所以ab接MN而cd接PQ，故B项正确，D项错误。

c．以电流“副制约原”为突破点分析负载变化的动态问题

(5)(优质试题，6分)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是()

A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大

答案：B

解析：当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R的阻值变大，变压器的次级电压不变，则次级电流减小，则R1两端电压及消耗的功率均

变小，电压表的示数等于变压器次级电压减去R1两端的电压，因此电压表的示数变大，故A项错误，B项正确。由于当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，次级电流减小，因此初级电流也减小，电流表A1示数变小，故C项错误。若闭合开关S，则变压器的次级电阻减小，次级电流变大，R1的电压变大，则电压表V示数减小，则R2两端电压减小，电流表A2示数减小；次级电流变大，则初级电流变大，则电流表A1示数变大，故D项错误。

(6)(多选)(优质试题6分)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表○A 接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b 端和c、d端的电压分别为U ab和U cd，则()

A．U ab∶U cd＝n1∶n2

B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小

C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压U cd越大

D．将二极管短路，电流表的读数加倍

答案：BD

解析：二极管的单向导电性使交流电只有一半时间通电，电压的有效