求解變壓器習(xí)題易錯(cuò)

1、求解變壓器習(xí)題易錯(cuò)變壓器學(xué)習(xí)中的五個(gè)易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)周志文變壓器也是高考中的易考的知識(shí)點(diǎn)，但在學(xué) 習(xí)變壓器這一節(jié)的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)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(xì)分析題目所給的條件，在解題運(yùn)用公式時(shí)， 沒有弄清各個(gè)公式的適用條件，生搬硬套，經(jīng)常 出現(xiàn)錯(cuò)誤，現(xiàn)將學(xué)生在本節(jié)易錯(cuò)知識(shí)總結(jié)如下。易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)1、沒有弄清理想變壓器的變壓原理和電壓比公式 業(yè)=上成立的條U 2 n2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(dòng)勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：Ei=

2、n,22言。忽略原、副線圈內(nèi)阻，有U1=Ei ) U2= E2o另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽略漏磁，即認(rèn)為在任意時(shí)刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有 仇=呼2,由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為 2=2。此公式成立U 2 n2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(shí)，某人誤將兩線圈繞在 如圖所示的變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上。 當(dāng)通以 交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通 過另一個(gè)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(fù)載的情 況下（）A.當(dāng)線圈1輸入電壓220V

3、時(shí)，飛|一| r1- 線圈2輸出電壓為110V-j-J LTB.當(dāng)線圈1輸入電壓220V時(shí)，線圈2輸出 電壓為55VC.當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為220VD.當(dāng)線圈2輸入電壓110V時(shí)，線圈1輸出電壓為110V TOC o 1-5 h z 錯(cuò)誤解法：由公式中可知，當(dāng)線圈1作為 U 2 n27輸入端時(shí)，線圈2輸出電壓U2=% = V=110V, n127故選A;當(dāng)線圈2作為輸入端時(shí)，線圈1輸出電壓 U1 =M = 3V=220V 故選 Con21正確解法：題目所給出的變壓器鐵芯為“日” 字形，與考生熟知的“口”字形變壓器不同，且通過交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量只有一半通過另一

4、線圈，故變壓比白不再成立。所以通過另一線圈，故變壓比白不再成立。所以U 2 n2只能利用電磁感應(yīng)定律，變壓器原理入手，才能 解出此題。當(dāng)線圈1作為輸入端時(shí),當(dāng)線圈1作為輸入端時(shí),tU=220V,故 以=55V, B 對N 2當(dāng)線圈2作為輸入端時(shí)，第二一耳二 = 1,因?yàn)?) U1i 217Ni：tU2=110V,故 U=110V, D對。易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)2、沒有弄清H =經(jīng)只適用一個(gè)副線圈，當(dāng)次級(jí)線圈不止一個(gè)的時(shí)I2 n1候，變壓器公式L =不再成立，應(yīng)該利用能量守恒定律，從輸入功率等于輸I2%出功率入手求解。當(dāng)有多個(gè)副線圈工作時(shí)，如果忽略變壓器自 身的能量損失，變壓器的輸入功率總等于所有輸 出功率

5、之和，有 |1U1 = l2U2 + l3U3+InUn。對 理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系， 不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用 于多個(gè)副線圈的情況。即有 力工力=。這 n n2%是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F心內(nèi)。 因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的， 每匝線圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢，因此每組線圈的電動(dòng)勢與匝數(shù)成正比。在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢， 故每組電壓都與匝數(shù)成正比。故有Iini = I2n2 + I3n3+Innn。例2: 一臺(tái)理想變壓器原線圈匝數(shù) ni=1100 匝，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別是 血=60匝，n3=600 匝，若通過兩

6、個(gè)副線圈中的電流強(qiáng)度分別是 12=1 A）13=4 A,求原線圈中的電流強(qiáng)度.錯(cuò)誤解法：生搬硬套公式,得出:I錯(cuò)誤解法：生搬硬套公式,得出:Ii 二 11213 ni11=3 A的錯(cuò)解，顯然違背了能量守恒定律。正確解法：電流強(qiáng)度與匝數(shù)成反比，僅適用 于理想變壓器只有一只副線圈的情況，本題有兩 個(gè)副線圈，應(yīng)根據(jù)理想變壓器無能量損失來分 析，由于理想變壓器無能量損失，所以有 P1=P2+P3 （P1為原線圈輸入功率，P2、P3分別為 兩只副線圈的輸出功率）有：I1m=l2n2+I3n3所以11=所以11=n212 n313ni1 60 4 600ii00A=2.24 A易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)3、沒有弄清變壓器

7、只能改變交變電壓，而不能改變直流電壓變壓器是根據(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(dòng)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(dòng)勢，自然也不能變壓了，電能也不能通 過磁場從原線圈到達(dá)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，組成閉副線圈與電阻R相連，組成閉合回路，當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 電 流表A1的讀數(shù)為12mA那么電流表A2的讀數(shù) 為（）A.

8、0 B . 3mAC.48mAD. C.48mAD. 與R大小有關(guān)錯(cuò)誤解法：根據(jù)交流電流比可知，電流 I2 n1表A的讀數(shù)應(yīng)為48mA選C。錯(cuò)解忽視了變壓的 原理，即互感現(xiàn)象。當(dāng)原線圈中電流為直流時(shí)， 副線圈中無法產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)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(dòng)勢為E=BLM由于B、L、V三個(gè)量均不變， 故感應(yīng)電動(dòng)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A的讀數(shù)為0,選A。但要注意，當(dāng)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

9、達(dá)到變壓 的目的。例如汽車、摩托車的點(diǎn)火線圈接入的雖 是直流電，但它由于有機(jī)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(huì)產(chǎn)生變化的磁場，于是副線圈就會(huì)得到汽車點(diǎn)火所需要的高電壓，用來提供汽車點(diǎn)火的電壓。例4:汽油機(jī)在做功沖程開始時(shí)，氣缸聽汽油蓄電池12V空氣混合氣體要靠火 花塞點(diǎn)燃，但是汽車蓄 電池的電壓只有12V,蓄電池12V不能在火花塞中產(chǎn)生電火花，為此設(shè)計(jì)了如圖所 示的點(diǎn)火裝置，這個(gè)點(diǎn)火裝置的核心是一個(gè)變壓 器，它的初線線圈通過開關(guān)連到蓄電池上， 次級(jí) 線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控 制，做功沖程開始時(shí)，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，這 樣就能在火

10、花塞中產(chǎn)生火花了，下列關(guān)于設(shè)計(jì)方 案的說話中正確的是（）A.該設(shè)計(jì)方案不可行，因?yàn)樾铍姵靥峁┑氖?直流電，變壓器不能改變直流電電壓B.該設(shè)計(jì)方案可行，因?yàn)樽儔浩髂軐⒅绷麟?變?yōu)榻涣麟奀.該設(shè)計(jì)方案可行，因?yàn)橥ㄟ^變壓器初級(jí)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(cuò)誤解法：部分學(xué)生認(rèn)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(jī)械開關(guān)控制瞬時(shí)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(dòng)勢， 又由于點(diǎn)火時(shí)需要高達(dá)10000V的瞬時(shí)高壓，故 應(yīng)用升壓變壓器，故正確答案應(yīng)為 C。易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)4、在應(yīng)用

11、變壓比 匕=曳時(shí)，沒有弄清Ui、U2意的含義。U 2 n2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Ui不一定是電源電壓，也不是原線圈上某一負(fù)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(gè)相同 產(chǎn) 的燈泡，均能正常發(fā)光，若在原 區(qū)線圈中再串一個(gè)相同的燈泡L,A.次T L也能正常發(fā)光B .燈L比另三個(gè)燈都暗C.次T L將會(huì)被燒壞D .不能確定錯(cuò)誤解法：由原副線圈匝數(shù)比上=3可知，原副 n21線圈電壓之比為既然副線圈中電燈能正常 U 21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U=3U,故燈L被燒壞，選Co判 斷L是否正

12、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(cuò)選C的同學(xué)是 把變壓器的線圈兩端電壓與燈 L兩端電壓混淆 了，公式=曳中指變壓器原線圈兩端的電壓， U 2 n27不是不燈泡L兩端的電壓。正確解法：原副線圈中電流比為1=、=；,而 12 n13副線圈中通過每盞燈的電流均為其額定電流額=1,又II,所以通過原線圈中燈L的電流恰 33在此時(shí)為期限額定電流，燈L正常發(fā)光，故選Ao易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)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(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（m/n2）一定時(shí)，輸出電壓U2由輸入電壓U1決定，即U2=n2Ui/ni,可簡述為“原制約副”.2、電流制約：當(dāng)變壓器原

13、、副線圈的匝數(shù)比（ni/n2）一定，且輸入電壓 Ui確定時(shí)，原線圈中的電流Ii由副線圈中的輸出電流I2決定，即Ii=n2l2/ni,可簡述為“副制約原”.3、負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率 P2由用戶負(fù)載決定，P2 = P負(fù)1+P負(fù)2+；變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定,l2 = P2/U2；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(dòng)變阻器的滑動(dòng) 觸頭，Ui為加在原線圈兩端的電壓， Ii為原線圈中的電流強(qiáng)度，則A .保持Ui及P的位置不變，K由a合到b 時(shí)，Ii將增大B,保持Ui及P的位置不變，K由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑,Il將增大D.保持P的位置不變，K合在a處，若 Ui增大，Il將增大錯(cuò)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(cuò)選。正確解法：當(dāng)K由a合到b時(shí)，ni減小， 由Ui/U2=ni/n2,可知U2增大，P尸U22/R隨之增 大）而Pi=P2）又Pi=IiUi）從而Ii增大）A正 確。當(dāng)K由b合到a時(shí)，與上述情況相反，P2 將減小，