专题_变压器的动态分析

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"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)
(1)U1不变,根据,输入电压U1决定输出电压U2,不论
负载电阻R如何变化,U2不变.
(2)当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流
I1,故I1发生变化.
(3)I2变化引起P2变化,P1P2,故P1发生变化.                      图5
2.负载电阻不变的情况(如图6所示)
(1)U1不变,发生变化,故U2变化.
(2)R不变,U2变化,故I2发生变化.
(3)根据P2P2发生变化,再根据P1P2,故P1变化,
P1U1I1U1不变,    故I1发生变化.                                    图6
3.分析动态问题的思路程序可表示为

【典型例题】
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A普利斯特里2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
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
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L1上海电视台案件聚焦L2;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MN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L1的电流减小
D。原线圈中的电流增大
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U1时,副线圈的输出电压为U2L1L2L3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U1不变,U2变大
B。电灯L1变亮,L2变暗
C。电灯L1变暗,L2变亮
D.原线圈中的电流变大
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,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则
A.保持U1P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大
B。保持U1P的位置不变,K由b合到a时,R消耗的功率减小
C。保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大
D。保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大
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
在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1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:
忽略原、副线圈内阻,有    U1E1 , U2E2
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     
由此便可得理想变压器的电压变化规律为
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P1=P2      而P1=I1U1    P2=I2U2
于是又得理想变压器的电流变化规律为
解题思路1 电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1医疗机构抗菌药物管理办法/n1=U2/n2=U3/n3=……
解题思路2 功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P=P,即P1=P2;当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+……
解题思路3 电流思路。由I胡幼桃=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2克曼模型I2+n3I3+……
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(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2=n2U1/n1,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(n1/n2)一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=n2I2/n1,可简述为“副制约原”。
(3)负载制约:①变压器副线圈中的功率P2mtx由用户负载决定,P2=P负1+P负2+…;②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2=P2/U2;③总功率P=P线+P2.
动态分析问题的思路程序可表示为:
U1P1
三 远距离输电问题
[知识梳理]
1.根据P=__________,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PUI,要减小电流,必须提高____________.
2.远距离输电的功率损失
输送功率一定时,线路电流I=________,输电线上的损失功率PI2R线=____________,可知P.
远距离输电中的功率关系:P=____________。
3 .远距离输电的处理思路
对高压输电问题,应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”,或从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析.
4远距离高压输电的几个基本关系(以图9为例):
图9
(1)功率关系:P1P2P3P4P2PP3
(2)电压、电流关系:,U2=ΔUU3I2I3I线.
(3)输电电流:I线.
(4)输电线上损耗的电功率:PI线ΔUIR线=(2R线.
当输送功率一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电线上损耗的功率就减小到原来的.
例题
1 (2010·浙江理综·17)某水电站,用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户,其输出电功率是3×106 kW,现用500 kV电压输电,则下列说法正确的是            (  )
A.输电线上输送的电流大小为2.0×105 A
B.输电线上由电阻造成的损失电压为15 kV
C.若改用5 kV电压输电,则输电线上损失的功率为9×108 kW
D.输电线上损失的功率为ΔPU2/r,U为输电电压,r为输电线的电阻
思维突破 在远距离输电问题中,计算线路功率损耗时应用PIR线,其原因是I线可以由公式P输入I线U输入求出,而PU线I线P则不常用,其原因是在一般情况下,U线不易求 出,且易将U线U输入相混而造成错误.
2 如图10所示,有一台交流发电机E,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远
处用户供电,输电线的总电阻为RT1的输入电压和输入功率分别为U1P1,它的输出电压和输出功率分别为U2P2T2的输入电压和输入功率分别为U3P3,它的输出电压和输出功率分别为U4P4。设T1的输入电压U1一定,当用户消耗的电功率变大时,有(  )
图10
A.U2减小,U4变大  B.U2不变,U3变大C.P1变小,P2变小  D.P2变大,P3变大

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