習(xí)題課三 變壓器的綜合應(yīng)用

習(xí)題課三變壓器的綜合應(yīng)用綜合提能(一)

負(fù)載變化引起的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題[知識(shí)貫通]1．含有變壓器的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的答題模型(1)構(gòu)建模型(2)模型突破：解答這類問(wèn)題的關(guān)鍵是分清變量和不變量。首先確定哪些量是不變的，然后結(jié)合變壓器的基本規(guī)律和歐姆定律分析相關(guān)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(shí)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(wú)阻電源，對(duì)負(fù)載電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，可以參照直流電路動(dòng)態(tài)分析的方法。2．負(fù)載變化的情況(1)負(fù)載的數(shù)目發(fā)生變化，如某些用電器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合。(2)滑動(dòng)變阻器的觸片移動(dòng)，電路中的電阻發(fā)生變化。[典例1]

(多選)如圖(a)所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝1∶5，定值電阻R1的阻值為10Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為50Ω，定值電阻R3的阻值為10Ω，圖中電表均為理想電表。原線圈輸入如圖(b)所示的交變電流，其有效值不隨負(fù)載變化。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值由50Ω減小到0的過(guò)程中

(

)A．電流表的示數(shù)為5AB．通過(guò)R2的電流減小C．電壓表的示數(shù)減小D．R2和R3的總電功率先增大后減小[答案]

AC負(fù)載變化引起的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的解題思路變與不變結(jié)合，根據(jù)答題模型從副線圈向原線圈推進(jìn)。如果原、副線圈的匝數(shù)不變，則副線圈電壓不變，根據(jù)負(fù)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(jù)輸出功率決定輸入功率的特點(diǎn)，分析原線圈電流或功率的變化。[集訓(xùn)提能]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(gè)阻值相同的電阻R，不計(jì)電表內(nèi)電阻

影響。閉合開(kāi)關(guān)S后，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．電流表A2的示數(shù)減小B．電壓表V1的示數(shù)減小C．電壓表V2的示數(shù)不變D．電流表A1的示數(shù)不變答案：A

2．如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)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(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過(guò)程中，兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說(shuō)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先變亮后變暗答案：A

綜合提能(二)匝數(shù)變化引起的動(dòng)態(tài)問(wèn)題[知識(shí)貫通]1．線圈匝數(shù)變化的三種情況(1)原線圈匝數(shù)不變，副線圈匝數(shù)變化。(2)副線圈匝數(shù)不變，原線圈匝數(shù)變化。(3)原、副線圈的匝數(shù)同時(shí)變化，且變化后匝數(shù)比與之前不同。2．解題思路

根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比的特點(diǎn)，判斷輸出電壓如何變化，然后根據(jù)答題模型從副線圈向原線圈推進(jìn)。[典例2]

(多選)如圖甲所示為恒壓電源給硫化鎘光敏電阻R供電時(shí)，流過(guò)此電阻的電流和所受光照強(qiáng)度的關(guān)系圖像。根據(jù)這一特性，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燈泡的自動(dòng)控制電路如圖乙所示，T為一自耦變壓器。下列說(shuō)法正確的是

(

)A．在其他條件不變的情況下，如果光照變強(qiáng)，則燈泡的亮度降低B．在其他條件不變的情況下，如果光照變強(qiáng)，則燈泡的亮度增加C．在其他條件不變的情況下，將自耦變壓器的滑片P適當(dāng)下滑，則燈泡的亮度增加D．在其他條件不變的情況下，適當(dāng)增大滑動(dòng)變阻器R1的阻值，則燈泡的亮度降低[解析]

分析題圖甲可知，光照強(qiáng)度增強(qiáng)，流過(guò)光敏電阻R的電流增大，說(shuō)明光敏電阻阻值減小。在其他條件不變的情況下，如果光照變強(qiáng)，則光敏電阻阻值減小，燈泡兩端電壓降低，則燈泡的亮度降低，故A正確，B錯(cuò)誤。在其他條件不變的情況下，將自耦變壓器的滑片P適當(dāng)下滑，則副線圈匝數(shù)降低，輸出電壓減小，燈泡的亮度降低，故C錯(cuò)誤。在其他條件不變的情況下，適當(dāng)增大滑動(dòng)變阻器R1的阻值，則通過(guò)燈泡的電流減小，燈泡亮度降低，故D正確。[答案]

AD[集訓(xùn)提能]1．

如圖所示為原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)的理想變壓器，原線圈

兩端接一正弦式交變電流，一燈泡L和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)于副線圈

兩端，滑片P置于中間，燈泡正常發(fā)光。為了使燈泡亮度變暗，可以采取的措施有

(

)A．僅減少原線圈的匝數(shù)n1B．僅增加副線圈的匝數(shù)n2C．僅改變R接入電路的電阻，將滑片P向B端滑動(dòng)D．僅增大原線圈中交流電的電壓解析：僅減少原線圈的匝數(shù)使得副線圈中的電壓增大，輸出功率增大，小燈泡亮度變亮，A錯(cuò)誤；僅增加副線圈的匝數(shù)，輸出電壓增加，故輸出功率增大，小燈泡亮度變亮，B錯(cuò)誤；僅改變R接入電路的電阻，將滑片P向B端滑動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大，所以副線圈上的電流減小，通過(guò)燈泡的電流減小，所以燈泡亮度變暗，C正確；僅增大原線圈中交流電的電壓，則副線圈中的電壓增大，輸出功率增大，燈泡亮度變亮，故D錯(cuò)誤。答案：C

答案：D

綜合提能(三)

三類特殊的變壓器[知識(shí)貫通]1．互感器(1)電壓互感器：如圖甲所示，原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表?；ジ衅鲗⒏唠妷鹤?yōu)榈碗妷海ㄟ^(guò)電壓表測(cè)低電壓，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)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(lián)在待測(cè)大電流電路中，副線圈接電流表?；ジ衅鲗⒋箅娏髯兂尚‰娏鳎ㄟ^(guò)電流表測(cè)出小電流，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)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(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈。如果把整個(gè)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(gè)線圈作副線圈，就可以升高電壓。調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖乙所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。3．有多個(gè)副線圈的變壓器

當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，電壓比等于匝數(shù)比仍然成立，但電流不再與匝數(shù)成反比，而要根據(jù)原、副線圈功率相等去推導(dǎo)；若原線圈中有用電器時(shí)，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(dāng)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(shù)比。[典例3]

(多選)如圖，發(fā)電機(jī)的矩形線圈長(zhǎng)為2L、寬為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n0、n1和n2，兩個(gè)副線圈分別接有電阻R1和R2。當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，理想電流表讀數(shù)為I。不計(jì)線圈電阻，下列說(shuō)法正確的是(

)[答案]

BC[集訓(xùn)提能]1．

(多選)圖甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說(shuō)法中正確的是

(

)A．線圈匝數(shù)n1＜n2，n3＜n4B．線圈匝數(shù)n1＞n2，n3＞n4C．圖甲中的電表是電壓表，輸出端不可短路D．圖乙中的電表是電流表，輸出端不可斷路解析：題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1＞n2，其中的電表為電壓表，輸出端不可短路；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3＜n4，其中的電表為電流表，輸出端不可斷路，故選項(xiàng)C、D正確。答案：CD

2．一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在

a、b間作為原線圈。通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d

間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中