變壓器練習題及動態(tài)分析解析版(共13頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專題 變壓器的動態(tài)分析【思想方法指導】 處理變壓器的動態(tài)分析，首先應明確“不變量”和“變化量”，對變化量要把握它們之間的制約關系，依據(jù)程序分析的思想，從主動變化量開始，根據(jù)制約關系從前到后或從后到前逐一分析各物理量的變化情況【規(guī)律總結】1首先明確變壓器各物理量間的制約關系變壓器原、副線圈匝數(shù)n1、n2確定，U1決定了U2，與輸出端有無負載、負載大小無關，也與變壓器有無其他副線圈無關U2與負載電阻R，通過歐姆定律決定了輸出電流I2的大小，輸出功率P2決定輸入功率P1，P1U1I1，從而決定I1大小， 2分清動態(tài)變化中哪個量變化，結合串、并聯(lián)電路的特點歐姆定律及變壓器各物

2、理量間因果關系依次確定1匝數(shù)比不變的情況(如圖5所示)(1)U1不變，根據(jù)，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論負載電阻R如何變化，U2不變(2)當負載電阻發(fā)生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化(3)I2變化引起P2變化，P1P2，故P1發(fā)生變化 圖52負載電阻不變的情況(如圖6所示)(1)U1不變，發(fā)生變化，故U2變化(2)R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化(3)根據(jù)P2，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1P2，故P1變化，P1U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化 圖63分析動態(tài)問題的思路程序可表示為【典型例題】例題一：為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關系，將原線圈接到電壓

3、有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想變流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導線電阻不計，如圖所示當開關S閉合后( )AA1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變BA1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大CV2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大DV2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變例題二： 如圖8所示電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關，P是滑動變阻器R的滑動觸頭，原線圈兩端接電壓恒定的交變電流，則能使原線圈的輸入功率變大的是 ( )A保持P的位置不變，S由b切換到aB保持P的位置不變，S由a切換到bCS擲于b位置不動，P向上滑動DS擲于b

4、位置不動，P向下滑動例題三：如圖所示，理想變壓器的輸入端接正弦交流電，副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2；輸電線的等效電阻為R，開始時，電鍵K斷開.當K接通時，以下說法中正確的是A.副線圈的兩端M、N的輸出電壓減小B.副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大C.通過燈泡L1的電流減小D.原線圈中的電流增大例題四：如圖所示，變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比一定，原線圈的電壓為U1時，副線圈的輸出電壓為U2，L1、L2、L3為三只完全相同的電燈，開始時，電鍵K開啟，然后當電鍵K閉合時A.電壓U1不變，U2變大B.電燈L1變亮，L2變暗C.電燈L1變暗，L2變亮D.原線圈中的電流變大例題五：如圖，為

5、一理想變壓器，K為單刀雙擲開關，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強度，則A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗的功率減小C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大例題六：有5個完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線圈中，如圖所示.若將該線路與交流電源接通，且開關S接在位置1時，5個燈泡發(fā)光亮度相同；若將開關S接在位置2時，燈泡均未燒壞.則下列可能的是 （ ）A該變壓器是降壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為41B該變壓器是升壓變壓

6、器，原、副線圈匝數(shù)比為14C副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是更亮些D副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是亮度變暗理想變壓器在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1后，由于電磁感應的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應定律有：，忽略原、副線圈內阻，有 U1E1 ，U2E2另外，考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有 由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為在此基礎上再忽略變壓器自身的能量損失（一般包括線圈內能量損失和鐵芯內能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”），有P1=P2 而P1=I1U1 P2=I2U2于是又得理想變壓器的電流

7、變化規(guī)律為解題思路1 電壓思路.變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2;當變壓器有多個副繞組時U1/n1=U2/n2=U3/n3=解題思路2 功率思路.理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出，即P1=P2；當變壓器有多個副繞組時P1=P2+P3+解題思路3 電流思路.由I=P/U知，對只有一個副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1;當變壓器有多個副繞組時n1I1=n2I2+n3I3+解題思路4 （變壓器動態(tài)問題）制約思路.（1）電壓制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定時，輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U2=n2U1/n1，可簡述為“原制約副”.（2）電流制約：當變壓器

8、原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1=n2I2/n1，可簡述為“副制約原”.（3）負載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定，P2=P負1+P負2+；變壓器副線圈中的電流I2由用戶負載及電壓U2確定，I2=P2/U2；總功率P總=P線+P2.動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：U1P1三遠距離輸電問題知識梳理1根據(jù)P損_，降低輸電損耗有兩種方法(1)減小輸電線的電阻(2)減小輸電導線中的電流：在輸送功率一定的情況下，根據(jù)PUI，要減小電流，必須提高_2遠距離輸電的功率損失輸送功率一定時，線路電流I_，輸電線上的損失

9、功率P損I2R線_，可知P損.遠距離輸電中的功率關系：P輸_.3 遠距離輸電的處理思路對高壓輸電問題，應按“發(fā)電機升壓變壓器遠距離輸電線降壓變壓器用電器”，或從“用電器”倒推到“發(fā)電機”的順序一步一步進行分析4遠距離高壓輸電的幾個基本關系(以圖9為例)：圖9 (1)功率關系：P1P2，P3P4，P2P損P3.(2)電壓、電流關系：，U2UU3，I2I3I線(3)輸電電流：I線.(4)輸電線上損耗的電功率：P損I線UIR線()2R線當輸送功率一定時，輸電電壓增大到原來的n倍，輸電線上損耗的功率就減小到原來的.例題1(2010·浙江理綜·17)某水電站，用總電阻為2.5 的輸電

10、線輸電給500 km外的用戶，其輸出電功率是3×106 kW，現(xiàn)用500 kV電壓輸電，則下列說法正確的是()A輸電線上輸送的電流大小為2.0×105 AB輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kVC若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9×108 kWD輸電線上損失的功率為PU2/r，U為輸電電壓，r為輸電線的電阻思維突破在遠距離輸電問題中，計算線路功率損耗時應用P損IR線，其原因是I線可以由公式P輸入I線U輸入求出，而P損U線I線和P損則不常用，其原因是在一般情況下，U線不易求 出，且易將U線和U輸入相混而造成錯誤 2如圖10所示，有一臺交流發(fā)電機E，通

11、過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2；T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.設T1的輸入電壓U1一定，當用戶消耗的電功率變大時，有()AU2減小，U4變大 BU2不變，U3變大 CP1變小，P2變小 DP2變大，P3變大3(2010·江蘇·7改編)在如圖11所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有()A升壓變壓

12、器的輸出電壓增大 B降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例減小 4 2008年1月10日開始的低溫雨雪冰凍造成我國部分地區(qū)嚴重災害，其中高壓輸電線因結冰而損毀嚴重，為消除高壓輸電線上的冰，事后有人設計了利用電流的熱效應除冰的融冰思路若在正常供電時，高壓線上送電電壓為U，電流為I，熱耗功率為P；除冰時，在輸電功率、用戶的輸入電壓和輸電線電阻不變的情況下，通過自動調節(jié)高壓輸電變壓器的變壓比，使輸電線上的熱耗功率變?yōu)?6P，則除冰時A輸電電流為4I B輸電電流為16I C輸電電壓為4U D輸電電壓為5圖16為某小型水電站的電能輸送示意圖，A為升壓變壓器，其

13、輸入功率為P1，輸出功率為P2，輸出電壓為U2；B為降壓變壓器，其輸入功率為P3，輸入電壓為U3.A、B均為理想變壓器，輸電線的總電阻為r，則下列關系式正確的是()圖16AP1>P2 BP2P3 CU2>U3 DU2U36隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對能源的需求也日益擴大，節(jié)能變得越來越重要某發(fā)電廠采用升壓變壓器向某一特定用戶供電，用戶通過降壓變壓器用電，若發(fā)電廠輸出電壓為U1，輸電導線總電阻為R，在某一時段用戶需求的電功率為P0，用戶的用電器正常工作的電壓為U2.在滿足用戶正常用電的情況下，下列說法正確的是()A輸電線上損耗的功率為B輸電線上損耗的功率為C若要減少輸電線上損耗的功率可

14、以采用更高的電壓輸電D采用更高的電壓輸電會降低輸電的效率 7如圖6所示為遠距離輸電的示意圖，若電廠輸出電壓u14 400 sin 100t V，電流I11 000 A，不計變壓器損耗，則下列判斷正確的是()AU14 400 V BI21 000 ACI2U24.4×106 W D用戶得到的交流電頻率為100 Hz8、如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率為10kW，輸出電壓為400V，向距離較遠的用戶供電，為了減少電能損失，使用2kV高壓輸電，最后用戶得到220V，9.5kW的電力，求：（1）水電站升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1/n2； （2）輸電線路導線電阻R；（3）用戶降壓變壓器

15、原、副線圈匝數(shù)比n3/n4. I1升壓器發(fā)電機 用戶 降壓器n1n2n3n4U1U4U2U3I2I3I4例1在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用輸電導線的電阻率為，橫截面積為S，導線的總長度為L，輸電線上損耗的電功率為，用戶得到的電功率為，下面關于和的表達式中正確的是（ ）。A B CP DP（1） 例2發(fā)電機的輸出電壓為220伏，輸出功率為44千瓦，每條輸電線電阻為0.2歐，求用戶得到的電壓和電功率各是多少？如果發(fā)電站先用變壓比為1:10的升壓變壓器將電壓升高，經(jīng)同樣輸電線路后，再經(jīng)過10:1的降壓變壓器降壓后供給用戶，則用戶得到的電壓和電功率又各是多少？ 例3 一條河流，流

16、量，落差m，現(xiàn)利用其發(fā)電，若發(fā)電機總效率為50%，輸出電壓為240 V，輸電線路總電阻，允許損失功率為發(fā)電機輸出功率的6%，為滿足用電的要求，使用戶獲得220 V電壓，則該輸電線路所使用的理想升壓、降壓變壓器的匝數(shù)比各是多少？能使多少盞“220V 100W”的電燈正常發(fā)光？解析：按題意畫出遠距離輸電的示意圖如圖13-5-2所示， 圖13-5-2 習題精練1遠距離輸電線的示意圖，如圖13-5-3所示，若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是（ ）A升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率無關。B輸電線路中的電流只由升壓變壓器原線圈的匝數(shù)比決定。C當用戶用電器的總電阻減小時，輸電線上

17、損失的功率增大。D升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓。發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器輸電線用戶圖13-5-32發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學校的輸電線電阻為R，通過導線的電流為I，學校的輸入電壓U2，下列計算線路損耗功率的式子中正確的是（ ）A BCI2R DI（U1U2）3電站向某地輸送5.0×103kW 的電功率，輸電線上損失的電功率為1.0×102 kW，若輸送功率不變，把輸電電壓提高為原來的10倍，同時將輸電線的橫截面積減為原來的一半，求這時輸電線上損失的電功率和用戶得到電功率。4一臺交流發(fā)電機的輸出電壓為250V，輸出功率為100kW，向遠處輸電所

18、用輸出線的總電阻為8W，要使輸電線上的功率損失不超過輸送功率的5%，用戶正好得到220V的電壓則供電處的升壓變壓器和用戶處的降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？5在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個水電站，輸送的電功率為P=500kW，當使用U=5kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求：這時的輸電效率和輸電線的總電阻r。若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應使用多高的電壓向外輸電？6如圖13-5-4所示，學校有一臺應急備用發(fā)電機，內阻為r=1，升壓變壓器匝數(shù)比為14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻

19、為R=4，全校22個教室，每個教室用“220V，40W”的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，則：發(fā)電機的輸出功率多大？發(fā)電機的電動勢多大？輸電線上損耗的電功率多大？R圖13-5-4 變壓器習題歸類解析一、變壓器習題一般解題思路1、電壓關系由于理想變壓器的漏磁不考慮，因此通過原副線圈的磁通量是相等的，磁通量的變化率也是相等的，根據(jù)知，變壓器原、副線圈的電壓之比為；當變壓器有多個副繞組時，只要繞在同一閉合鐵芯上，任意兩線圈之間總有2、功率關系理想的變壓器不考慮線圈上產(chǎn)生的熱量和鐵芯上的渦流，回此理想變壓器不消耗電能，其輸入、輸出功率為P入=P出，即P1=P2；當變壓器有多個副繞組時，P1=P2+P3+

20、電流關系對只有一個副繞組的變壓器，根據(jù)P1=P2，有，故有 即當變壓器有多個副繞組時n1I1=n2I2+n3I3+原理上的拓展變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化，鐵芯中相等；當遇到“”型變壓器時有：所以有：變壓器動態(tài)分析：電壓制約關系當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時，輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U2=U1，可簡述為“原制約副”。電流制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1=I2，可簡述為“副制約原”。負載制約： 變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定，P2=P負1+P負2+； 變壓器副線圈中的電流I2由用戶負載及電壓U2確定

21、，I2=； 總功率P總=P線+P2。動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：U1決定U2決定I2根據(jù)根據(jù)由決定再由確定輸入功率三、鞏固練習1.在某交流電路中，有一正在工作的變壓器，原、副線圈匝數(shù)分別為n1=600，n2=120,電源電壓U1=220 V，原線圈中串聯(lián)一個0.2 A的保險絲，為保證保險絲不被燒毀，則：A.負載功率不能超過44 WB.副線圈電流最大值不能超過1 AC.副線圈電流有效值不能超過1 A D.副線圈電流有效值不能超過0.2 A2.如圖所示，某理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調節(jié)。原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦式交變電流，在其他條件不變的情況下，為使變壓器輸入功率增大，可使：A

22、.原線圈匝數(shù)n1增加 B.副線圈匝數(shù)n2增加C.負載電阻R的阻值增大 D.負載電阻及的阻值減小3.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)n1n2n3=321,副線圈上接有“8 V，8 W”的燈泡L1、L2，副線圈上接有“6 V，9 W”的燈泡L3、L4，原線圈上接有電阻R1=3，當a、b兩端接交變電源后，L1、L2正常發(fā)光，則交變電源的輸出功率為：A.24 W B.34 WC.36 W D.72 W4.一臺理想變壓器如圖所示，現(xiàn)有兩個均標有“6V、0.9W”和一個標有“3V、0.9W”字樣的小燈泡，要使它們接在副線圈的同一電路中，且都能正常發(fā)光，請在圖中畫出連接電路并計算原線圈中的電流強度。5.如

23、圖所示，在繞制變壓器時，某人誤將兩個線圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個臂上，當通以交流電時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂，已知線圈1、2的匝數(shù)比為N1N2=21，在不接負載的情況下：A.當線圈1輸入電壓220 V時，線圈2輸出電壓為110 VB.當線圈1輸入電壓220 V時，線圈2輸出電壓為55 VC.當線圈2輸入電壓110 V時，線圈1輸出電壓為220 VD.當線圈2輸入電壓110 V時，線圈1輸出電壓為110 V例：如圖，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強度，則：A.保持U1及P的

24、位置不變，K由a合到b時，I1將增大B.保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗的功率減小C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大【解析】由于對變壓器工作原理理解不深刻，辨不清原副線圈中的變量與不變量，理不明各量間"誰制約誰"的制約關系，導致錯選。K由a合到b時，n1減小，由,可知U2增大，P2=隨之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，從而I1增大，A正確；K由b合到a時，與上述情況相反，P2將減小，B正確；P上滑時，R增大，在U2不變的情況下，P2=減小，又P1=P2，P1=I1U1，從而I1減小，

25、C錯誤；U1增大，由可知，U2增大，I2=隨之增大，由可知I1也增大，D正確。故選項A、B、D正確。二、變壓器習題歸類解析 常規(guī)類（一原一副，“”型鐵芯，且原線圈上接有用電器的變壓器） 例、如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為n1:n2=4:1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負載電阻B的阻值相等。a、b端加一定交變電壓后，兩電阻的電功率之比 ，兩電阻兩端電壓之比 。分析：此題很容易將變壓器電阻A消耗的功率當成原線圈的輸入功率，并將a、b兩端電壓當成變壓器原線圈的電壓U1。從而得到錯誤答案1:1，4:1。實際上電阻A消耗的功率并非變壓器原線圈的輸入功率，這是因為電阻A串聯(lián)在原線圈中，根據(jù)理想變壓器的變流公式。設A、B的電阻均為R，再根據(jù)電功率公式；電阻A兩端的電壓也并非原線圈的輸入電壓，電阻A、B兩端電壓之比為。多個副線圈問題【例3】一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=