变压器变压原理及应用 湖南衡东欧阳遇实验中学 阳其保 421411 一:变压器的原理 如图,变压器的原线圈中通过交变电流时,在闭合铁芯中产生交变的磁通量,由交变的磁通量又产生感应电动势,且感应电动势:.对于理想变压器,不考虑磁通量的损失.当原线圈中有n1匝时,有,副线圈的匝数为n2,则,而:E1=U1,E2=U2,所以:. 说明:(1)当原线圈中输入的是恒定直流电时,变压器的作用失效.因线圈中的磁通量不发生改变,没有感应电动势产生.故副线圈中输出的电压为零.但对于大小变化的直流电,因原线圈中的磁通量变化,而在副线圈中要产生感应电动势,所以U2不为零. (2)变压器线圈的绕制方法不同,其变压效果也不相同,因输出端有高电势端与低电势端.连接端同为高电势端则相当于电源的并联,如为高电势与低电势端相连,则相当于电源串联. (3)当变压器只有一个原线圈,但有多个副线圈时,原线圈与各副线圈的电压之比为:U1︰U2︰U3……=n1︰n2︰n3……. (4)理想变压器因不计能量损失,输入能量等于输出能量.所以变压器为一个原线圈和一个副线圈时:因P1=P2,故:.如有多个副线圈,则有:n1I1=n2I2+n3I3+……. (5)变压器只改变电压及电流的大小,不改变交变电流的频率,即f1=f2. (6)U1与n1、n2共同确定U2,I2与n1、n2共同确定I1,P2确定P1. 二:应用 例1:如图所示,理想变压器的原副线圈匝数是n1、n2,原线圈接一个灵敏电流表,副线圈接在水平位置的"<"形导轨上,匀强磁场垂直导轨面向内,导线CD始终与导轨良好接触,当导线CD匀速向右运动时,电流表中 ( ) A:无电流 B:有从a到b的电流 C:有从b到a的电流 D:有方向变化的电流 分析与解:当导线 CD向右匀速运动,由右手定则,导线CD中有从D到C的电流,线圈n2中的磁通量向上,由于CD中的电流增加,所以n2中的磁通量增大.n1中的磁通量向下,且增大.所以在n1中产生感应电流的磁通量向上,,所以: 例3:如图所示为一理想的自耦变压器电路图,四个完全相同的灯泡.在两点A、B间加上交变电压UAB时,四个灯泡均能正常发光,设两点C、D间电压为UCD,则为多少? 分析与解:因L1、L2、L3、L4均正常发光,设其额定电流为I,额定电压为U.则原、副线圈中的电流分别为I、3I.如原、副线圈的匝数分别为n1、n2,则:, , UAB=UL1+U1,UCD=U2,所以:. 例4:为了监测变电站向外输电情况,要在变电站装互感器,其接线如图所示,两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4,a和b是交流电表.则: A:n1>n2 B:n3>n4 C:a为交流电流表,b为交流电压表 D:a为交流电压表,b为交流电流表. 分析与解:当要测量高电压时,由于直接测量很危险,则可使用降压变压器,把电压降成低电压再测量,故电压互感器应与被测电路并联.图中的a为交流电压表,且:n1>n2 .当测量强电流时,则可把电流互感器串联接入电路中,所以图中的b为交流电流表,因为要把强电流通过变压器转化为弱电流,故:n4>n3.但要注意,在使用时铁壳与副线圈应接地,避免电磁感应产生感应电动势对人及仪表造成危害. 故正确答案为:A、D.
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变压器变压原理及应用 湖南衡东欧阳遇实验中学 阳其保 421411 一:变压器的原理 如图,变压器的原线圈中通过交变电流时,在闭合铁芯中产生交变的磁通量,由交变的磁通量又产生感应电动势,且感应电动势:.对于理想变压器,不考虑磁通量的损失.当原线圈中有n1匝时,有,副线圈的匝数为n2,则,而:E1=U1,E2=U2,所以:. 说明:(1)当原线圈中输入的是恒定直流电时,变压器的作用失效.因线圈中的磁通量不发生改变,没有感应电动势产生.故副线圈中输出的电压为零.但对于大小变化的直流电,因原线圈中的磁通量变化,而在副线圈中要产生感应电动势,所以U2不为零. (2)变压器线圈的绕制方法不同,其变压效果也不相同,因输出端有高电势端与低电势端.连接端同为高电势端则相当于电源的并联,如为高电势与低电势端相连,则相当于电源串联. (3)当变压器只有一个原线圈,但有多个副线圈时,原线圈与各副线圈的电压之比为:U1︰U2︰U3……=n1︰n2︰n3……. (4)理想变压器因不计能量损失,输入能量等于输出能量.所以变压器为一个原线圈和一个副线圈时:因P1=P2,故:.如有多个副线圈,则有:n1I1=n2I2+n3I3+……. (5)变压器只改变电压及电流的大小,不改变交变电流的频率,即f1=f2. (6)U1与n1、n2共同确定U2,I2与n1、n2共同确定I1,P2确定P1. 二:应用 例1:如图所示,理想变压器的原副线圈匝数是n1、n2,原线圈接一个灵敏电流表,副线圈接在水平位置的"<"形导轨上,匀强磁场垂直导轨面向内,导线CD始终与导轨良好接触,当导线CD匀速向右运动时,电流表中 ( ) A:无电流 B:有从a到b的电流 C:有从b到a的电流 D:有方向变化的电流 分析与解:当导线 CD向右匀速运动,由右手定则,导线CD中有从D到C的电流,线圈n2中的磁通量向上,由于CD中的电流增加,所以n2中的磁通量增大.n1中的磁通量向下,且增大.所以在n1中产生感应电流的磁通量向上,,所以: 例3:如图所示为一理想的自耦变压器电路图,四个完全相同的灯泡.在两点A、B间加上交变电压UAB时,四个灯泡均能正常发光,设两点C、D间电压为UCD,则为多少? 分析与解:因L1、L2、L3、L4均正常发光,设其额定电流为I,额定电压为U.则原、副线圈中的电流分别为I、3I.如原、副线圈的匝数分别为n1、n2,则:, , UAB=UL1+U1,UCD=U2,所以:. 例4:为了监测变电站向外输电情况,要在变电站装互感器,其接线如图所示,两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4,a和b是交流电表.则: A:n1>n2 B:n3>n4 C:a为交流电流表,b为交流电压表 D:a为交流电压表,b为交流电流表. 分析与解:当要测量高电压时,由于直接测量很危险,则可使用降压变压器,把电压降成低电压再测量,故电压互感器应与被测电路并联.图中的a为交流电压表,且:n1>n2 .当测量强电流时,则可把电流互感器串联接入电路中,所以图中的b为交流电流表,因为要把强电流通过变压器转化为弱电流,故:n4>n3.但要注意,在使用时铁壳与副线圈应接地,避免电磁感应产生感应电动势对人及仪表造成危害. 故正确答案为:A、D.