专题变压器练习题及动态分析解析版

U

2

n

2

n

2

2

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＝U1I1，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)

U n

(1)U

1

不变，根据1＝1，输入电压U

1

决定输出电压U

2

，不论

负载电阻R如何变化，U

2

不变．

(2)当负载电阻发生变化时，I

2

变化，输出电流I

2

决定输入电流

I

1

，故I

1

发生变化．

(3)I

2

变化引起P

2

变化，P

1

＝P

2

，故P

1

发生变化．

2．负载电阻不变的情况(如图6所示)

n

(1)U

1

不变，1发生变化，故U

2

变化．

(2)R不变，U

2

变化，故I

2

发生变化．

U2

(3)根据P

2

＝

R，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，

P

1

＝U

1

I

1

，U

1

不变，故I

1

发生变化．

3．分析动态问题的思路程序可表示为

图5

图6

【典型例题】

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

例题二：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 a

B ．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

例题三： 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 L 1 和 L 2；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 L 1 的电流减小

D.原线圈中的电流增大

例题四：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U 1 时，副线圈的输出电压

为 U 2，L 1、L 2、L 3 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 U 1 不变，U 2 变大

B.电灯 L 1 变亮，L 2 变暗

C.电灯 L 1 变暗，L 2 变亮

D.原线圈中的电流变大

例题五：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，U 1 为加在原线圈两端的电压，I 1 为原线圈中 的电流强度，则

A.保持 U 1 及 P 的位置不变，K 由 a 合到 b 时，I 1 将增大

B.保持 U 1 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 U 1 不变，K 合在 a 处，使 P 上滑，I 1 将增大

D.保持 P 的位置不变，K 合在 a 处，若 U 1 增大，I 1 将增大

例题六：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

∆t ∆t

I 2

U 1 = 1 I = 2 R 1 −−2−−−→U −−−−负载 → I −−−−−−−2−−→ I 1 −−−−1 → U n P = P (I U = I U ) P = I U 2 2 决定

在理想变压器的原线圈两端加交变电压 U 1 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： E = n 1 1 ∆Φ ∆Φ

1 ， E = n

2 2

2

忽略原、副线圈内阻，有

U 1＝E 1 ， U 2＝E 2

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

∆Φ = ∆Φ

1

2

由此便可得理想变压器的电压变化规律为 U U 1

=

2

n

1

n 2

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 P 1=P 2

而 P 1=I 1U 1

P 2=I 2U 2

于是又得理想变压器的电流变化规律为U I = U I , I 1 1 2 2

1 = 2

n

2

n

1

解题思路 1 电压思路 . 变压器原、副线圈的电压之比为

U 1/U 2=n 1/n 2; 当变压器有多个副绕组时

U 1/n 1=U 2/n 2=U 3/n 3=……

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 P 1=P 2；当变压器有多个副绕组时

P 1=P 2+P 3+……

解题思路 3 电流思路.由 I =P /U 知，对只有一个副绕组的变压器有 I 1/I 2=n 2/n 1;当变压器有多个副绕组

时 n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……

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（

n 1/n 2）一定时，输出电压 U 2 由输入电压决定，即 U 2=n 2U 1/n 1， 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（n 1/n 2）一定，且输入电压 U 1 确定时，原线圈中的电 流 I 1 由副线圈中的输出电流 I 2 决定，即 I 1=n 2I 2/n 1，可简述为“副制约原”.

（3）负载制约：①变压器副线圈中的功率 P 2 由用户负载决定，P 2=P

负

1

+P 负2

+…；②变压器副线圈中

的电流 I 2 由用户负载及电压 U 2 确定，I 2=P 2/U 2；③总功率 P 总=P 线+P 2.

动态分析问题的思路程序可表示为：

U −−

1 2 1 1 2 1 1 − 决定

2 决定 决定

P 1 三

远距离输电问题

[知识梳理]

1．根据 P 损＝__________，降低输电损耗有两种方法

(1)减小输电线的电阻．

(2) 减小输电导线中的电流：在输送功率一定的情况下，根据

P ＝ U I ，要减小电流，必须提高

____________．