
素養(yǎng)培優(yōu)課(六) 變壓器的應(yīng)用第三章 交流電1.會(huì)分析變壓器的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題,掌握解答此類問(wèn)題的思路。2.理解自耦變壓器和兩種互感器的原理。3.掌握變壓器的原理,會(huì)解答具有多個(gè)副線圈的變壓器問(wèn)題。關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成考點(diǎn)1 理想變壓器的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題1.變壓器的動(dòng)態(tài)電路分析一是要符合變壓器的基本規(guī)律(電壓、電流、功率關(guān)系);二是要遵循歐姆定律。首先確定是哪些量在變,哪些量不變,然后根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律判斷,具體問(wèn)題具體分析。??【典例1】 理想變壓器的原線圈與電流表串連,副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過(guò)觸頭Q調(diào)節(jié),在副線圈輸出端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,在原線圈上加一電壓為U的交變電流,如圖所示。下列情況可能出現(xiàn)的是( )A.若Q位置不變,將P向上滑動(dòng),U′變大B.若Q位置不變,將P向上滑動(dòng),電流表的讀數(shù)變大C.若P位置不變,將Q向上滑動(dòng),電流表的讀數(shù)變大D.若P位置不變,將Q向上滑動(dòng),變壓器的輸入功率不變√?規(guī)律方法 處理這類問(wèn)題的關(guān)鍵是要分清變量與不變量,弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和制約關(guān)系。在理想變壓器中,U2由U1和匝數(shù)比決定,I2由U2和負(fù)載電阻決定,I1由I2和匝數(shù)比決定。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1.(多選)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示。副線圈所接電路如圖乙所示,P為滑動(dòng)變阻器的觸頭。則( )A.副線圈輸出電壓的頻率為50 HzB.副線圈輸出電壓的有效值為31 VC.P向右移動(dòng)時(shí),原、副線圈的電流比減小D.P向右移動(dòng)時(shí),變壓器的輸入功率變大√√?考點(diǎn)2 幾種特殊的變壓器1.自耦變壓器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。2.互感器【典例2】 如圖所示,L1和L2是高壓輸電線,甲、乙是兩只互感器,若已知n1∶n2=1 000∶1,n3∶n4=1∶100,圖中電壓表示數(shù)為220 V,電流表示數(shù)為10 A,則高壓輸電線的送電功率為( )A.2.2×103 W B.2.2×10-2 WC.2.2×108 W D.2.2×104 W?√規(guī)律方法 區(qū)別電壓互感器和電流互感器的方法[跟進(jìn)訓(xùn)練]2.普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流,通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接,圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少,工作時(shí)電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時(shí)電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則( )A.a(chǎn)b接MN、cd接PQ,IabIcdC.a(chǎn)b接PQ、cd接MN,IabIcd√B [電流互感器ab一側(cè)線圈匝數(shù)比cd一側(cè)線圈匝數(shù)少,根據(jù)電流關(guān)系得I1n1=I2n2,所以Iab>Icd,電流表應(yīng)接在電流較小的一側(cè),故選項(xiàng)B正確。]考點(diǎn)3 有多個(gè)副線圈的變壓器有多個(gè)副線圈時(shí),電壓比等于匝數(shù)比仍然成立,電流比不再與匝數(shù)比成反比,而要用原、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電壓搞混,錯(cuò)誤利用電源電壓去尋找比例關(guān)系,而要把原線圈所在電路當(dāng)作一回路處理,原線圈相當(dāng)于一非純電阻用電器,其兩端電壓與副線圈電壓的比值等于匝數(shù)比。?√???√√√?題號(hào)素養(yǎng)培優(yōu)練(六) 變壓器的應(yīng)用13524687910√一、選擇題1.電壓互感器是一種測(cè)量高壓電路中電壓的變壓器,工作原理如圖所示。其原線圈并聯(lián)在電路中,副線圈兩端接在電壓表上。則電壓互感器( )A.是一種升壓變壓器B.原、副線圈電流的頻率不同C.能測(cè)量高壓直流輸電電路電壓D.副線圈中的電流大于原線圈中的電流D [電壓互感器的作用是將輸電線路的高電壓變至交流電壓表能夠測(cè)量的范圍,從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的目的,所以電壓互感器是一種降壓變壓器,故A錯(cuò)誤;變壓器不改變頻率,原、副線圈電流的頻率相同,故B錯(cuò)誤;由于互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ),所以需要原、副線圈中的磁通量不斷發(fā)生變化,而直流輸電電路中的電流不具備上述特點(diǎn),所以電壓互感器不能測(cè)量高壓直流輸電電路電壓,故C錯(cuò)誤;根據(jù)理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)成反比可知副線圈中的電流大于原線圈中的電流,故D正確。故選D。]題號(hào)21345687910√2.(多選)在家用交流穩(wěn)壓器中,變壓器的原、副線圈都帶有滑動(dòng)頭,如圖所示,當(dāng)變壓器輸入電壓發(fā)生變化時(shí),可上下調(diào)節(jié)P1、P2的位置,使輸出電壓基本穩(wěn)定在220 V上。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)輸出電壓高于220 V,下列措施可能的是( )A.P1不動(dòng),將P2向上移B.P2不動(dòng),將P1向上移C.P1向下移,將P2向上移D.P1向上移,將P2向下移√題號(hào)21345687910BD [當(dāng)P1不動(dòng),將P2向上移時(shí),副線圈的匝數(shù)增加,輸出的電壓將會(huì)增加,故A錯(cuò)誤;當(dāng)P2不動(dòng),將P1向上移時(shí),原線圈的匝數(shù)增加,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,此時(shí)輸出的電壓將會(huì)減小,故B正確;當(dāng)將P1向下移,同時(shí)P2向上移時(shí),原線圈的匝數(shù)減小,副線圈的匝數(shù)增加,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,此時(shí)輸出的電壓將會(huì)增加,故C錯(cuò)誤;當(dāng)將P1向上移,同時(shí)P2向下移時(shí),原線圈的匝數(shù)增加,副線圈的匝數(shù)減小,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,此時(shí)輸出的電壓將會(huì)減小,故D正確。]題號(hào)32456879101√3.(多選)如圖所示的電路中,P為滑動(dòng)變阻器的滑片,保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開(kāi)關(guān)S,下列說(shuō)法正確的是( )?A.P向下滑動(dòng)時(shí),燈L變亮B.P向下滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出電壓不變C.P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸入電流變小D.P向上滑動(dòng)時(shí),變壓器的輸出功率變大√題號(hào)32456879101?題號(hào)42356879101√?題號(hào)42356879101?題號(hào)24536879101√?√題號(hào)24536879101?題號(hào)24536879101√6.(多選)圖甲為某一理想變壓器,原副線圈匝數(shù)比為10∶1,原線圈接入圖乙所示的正弦交流電源,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器,圖中各電表均為理想電表,t=0時(shí)刻滑片處于最下端,說(shuō)法正確的( )?A.副線圈兩端電壓的變化頻率為0.5 HzB.在t=0時(shí)刻,電流表A2的示數(shù)不為0C.滑片向上移動(dòng),電壓表V1和V2示數(shù)不變,V3示數(shù)變大D.當(dāng)電流A2表示數(shù)為2 A時(shí),變壓器原線圈輸入功率為220 W√題號(hào)24536879101BC [由題圖乙可知交流電周期為0.02 s,因此頻率為50 Hz,理想變壓器不改變交流電源的頻率,則副線圈兩端電壓的變化頻率應(yīng)為50 Hz,故A錯(cuò)誤;電流表測(cè)量的是交流電的有效值,而不是瞬時(shí)值,故在t=0時(shí)刻,電流表A2的示數(shù)不為0,故B正確;理想變壓器的輸出電壓是由輸入電壓和匝數(shù)比決定的,由于輸入電壓和匝數(shù)比不變,故電壓表V1和V2的示數(shù)不變,當(dāng)滑片向上移動(dòng)時(shí),副線圈電阻變大,副線圈電路中的電流減小,定值電阻R0上的電壓減小,因此電壓表題號(hào)24536879101?題號(hào)24537689101√?題號(hào)24537689101?題號(hào)24538679101√?√√題號(hào)24538679101?題號(hào)92453867101二、非選擇題9.如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=3∶1,原線圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表,副線圈兩端接有理想交流電壓表、可變電阻R以及若干“6 V 6 W”的相同燈泡。輸入端交變電壓u的圖像如圖乙所示。(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù);(2)要求燈泡均正常發(fā)光,求電路中最多允許接入的燈泡個(gè)數(shù)。題號(hào)92453867101?[答案] (1)9 V (2)9盞題號(hào)9245386710110.如圖所示,理想變壓器原線圈中輸入電壓U1=3 300 V,副線圈兩端電壓U2為220 V,輸出端連有完全相同的兩個(gè)燈泡L1和L2,繞過(guò)鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U=2 V。求:(1)原線圈n1等于多少匝?(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電流表A2的示數(shù)I2=5 A。則電流表A1的示數(shù)I1為多少?(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電流表A1的示數(shù)I1′等于多少?題號(hào)92453867101??
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