求解變壓器習題易錯

求解變壓器習題易錯變壓器學習中的五個易錯知識點周志文變壓器也是高考中的易考的知識點，但在學習《變壓器》這一節(jié)的時候，我發(fā)現(xiàn)很多同學對變壓器的工作原理理解不深、不透，導(dǎo)致不能靈活變遷；沒有理清各物理量之間的制約關(guān)系，不仔細分析題目所給的條件，在解題運用公式時，沒有弄清各個公式的適用條件，生搬硬套，經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，現(xiàn)將學生在本節(jié)易錯知識總結(jié)如下。易錯知識點1、沒有弄清理想變壓器的變壓原理和電壓比公式成立的條件是：原副線圈磁通必須相等，沒有能量損失。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(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：，。忽略原、副線圈內(nèi)阻，有U1＝E1，U2＝E2。另外，考慮到鐵心的導(dǎo)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。此公式成立的條件是：磁路中必須是交變電磁通，且通過原副線圈磁通必須相等，沒有磁損失，否則此公式不成立。例1：在繞制變壓器時，某人誤將兩線圈繞在如圖所示的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)之比N1：N2=2：1，在不接負載的情況下（）A．當線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為110VB．當線圈1輸入電壓220V時，線圈2輸出電壓為55V變壓器是根據(jù)互感現(xiàn)象制成的，利用原線圈產(chǎn)生交變的磁通量，通過變壓器的副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，若原線圈通入的是恒定電流，則在鐵芯中產(chǎn)生的是恒定的磁通量，雖然有磁通量通過副線圈，但磁通量不變化，因此副線圈中不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，自然也不能變壓了，電能也不能通過磁場從原線圈到達副線圈。例3：如圖所示，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比N1：N2＝4：1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連，組成閉合回路，當直導(dǎo)線AB在勻強磁場中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁感線運動時，電流表A1的讀數(shù)為12mA，那么電流表A2的讀數(shù)為（）A．0B．3mAC.48mAD.與R大小有關(guān)錯誤解法：根據(jù)交流電流比可知，電流表A2的讀數(shù)應(yīng)為48mA，選C。錯解忽視了變壓的原理，即互感現(xiàn)象。當原線圈中電流為直流時，副線圈中無法產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，變壓器只能改變交變電流而無法改變直流電。正確解法：導(dǎo)線AB切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BLV，由于B、L、V三個量均不變，故感應(yīng)電動勢為一定值，因此原線圈兩端的電壓恒定，原線圈中電流恒定為12mA，變壓器原副線圈中無法發(fā)生互感現(xiàn)象，副線圈輸出電壓應(yīng)為零，故電流表A2的讀數(shù)為0，選A。但要注意，當在變壓器的原線圈中通以方向不變而大小變化的脈沖電流，同樣也可以達到變壓的目的。例如汽車、摩托車的點火線圈接入的雖是直流電，但它由于有機械開關(guān)周期性的閉合和斷開，變壓器原線圈得到的是脈沖直流電，在變壓器的鐵芯上會產(chǎn)生變化的磁場，于是副線圈就會得到汽車點火所需要的高電壓，用來提供汽車點火的電壓。例4：汽油機在做功沖程開始時,氣缸聽汽油空氣混合氣體要靠火花塞點燃,但是汽車蓄電池的電壓只有12V，不能在火花塞中產(chǎn)生電火花，為此設(shè)計了如圖所示的點火裝置，這個點火裝置的核心是一個變壓器，它的初線線圈通過開關(guān)連到蓄電池上，次級線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機械進行自動控制，做功沖程開始時，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了，下列關(guān)于設(shè)計方案的說話中正確的是（）A．該設(shè)計方案不可行，因為蓄電池提供的是直流電，變壓器不能改變直流電電壓B．該設(shè)計方案可行，因為變壓器能將直流電變?yōu)榻涣麟奀．該設(shè)計方案可行，因為通過變壓器初級線圈的是變化電流，可以通過變壓器發(fā)生互感現(xiàn)象D．該變壓器可以是降壓變壓器錯誤解法：部分學生認為原線圈提供的是直流電，故變壓器不能變壓，故選A。正確解法：雖然原線圈提供的是直流電，但它是通過機械開關(guān)控制瞬時變化的，因此在副線圈中能產(chǎn)生變化的磁通量，能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，又由于點火時需要高達10000V的瞬時高壓，故應(yīng)用升壓變壓器，故正確答案應(yīng)為C。易錯知識點4、在應(yīng)用變壓比時，沒有弄清U1、U2意的含義。變壓器的變壓比公式中的U1、U2是指是原、副線圈兩端的電壓，注意U1不一定是電源電壓，也不是原線圈上某一負載兩端的電壓。例5：如圖所示，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為3：1，副線圈接三個相同的燈泡，均能正常發(fā)光，若在原線圈中再串一個相同的燈泡L，則（）A．燈L也能正常發(fā)光B．燈L比另三個燈都暗C．燈L將會被燒壞D．不能確定錯誤解法：由原副線圈匝數(shù)比可知，原副線圈電壓之比為，既然副線圈中電燈能正常發(fā)光，可知U2恰為燈的額定電壓，所以原線圈中電燈兩端電壓U1=3U2，故燈L被燒壞，選C。判斷L是否正常發(fā)光可以從燈兩端的電壓或通過燈的電流與額定值相比較得出，錯選C的同學是把變壓器的線圈兩端電壓與燈L兩端電壓混淆了，公式中指變壓器原線圈兩端的電壓，不是不燈泡L兩端的電壓。正確解法：原副線圈中電流比為，而副線圈中通過每盞燈的電流均為其額定電流，又，所以通過原線圈中燈L的電流恰在此時為期限額定電流，燈L正常發(fā)光，故選A。易錯知識點5、沒有弄清變壓器的物理量間的制約關(guān)系。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U1決定，即U2=n2U1/n1，可簡述為“原制約副”.2、電流制約：當變壓器原、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：①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+…；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；③總功率P總=P線+P2.例6：如圖所示，為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，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將增大錯誤解法：部分考生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(guān)系，導(dǎo)致錯選。正確解法：當K由a合到b時，n1減小，由U1/U2=n1/n2，可知U2增大，P2=U22/R隨之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，從而I1增大，A正確。當K由b合到a時，與上述情況相反，P2將減小，B正確。當P上滑時，R增大，P2=U22/R減小，又P1=P2，P1=I1U1，從而I1減小，C錯誤。當U1