高中物理知識點(diǎn):變壓器電壓、電流、電功率與匝數(shù)的關(guān)系

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


變壓器電壓,電流,電功率與匝數(shù)的關(guān)系:

1、理想變壓器中的幾個關(guān)系
①電壓關(guān)系
在同一鐵芯上只有一組副線圈時:;有幾組副線圈時:
②功率關(guān)系
對于理想變壓器不考慮能量損失,總有P=P
③電流關(guān)系
由功率關(guān)系,當(dāng)只有一組副線圈時,I1U1=I2U2,得;當(dāng)有多組副線圈時:I1U1=I2U2+I3U3+……,得I1n1=I2n2+I3n3+……
2、變壓器的題型分析
①在同一鐵芯上磁通量的變化率處處相同;
②電阻和原線圈串聯(lián)時,電阻與原線圈上的電壓分配遵循串聯(lián)電路的分壓原理;
③理想變壓器的輸入功率等于輸出功率。
3、解決變壓器問題的常用方法
①思路1:電壓思路。變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2;當(dāng)變壓器有多個副繞組時U1/n1=U2/n2=U3/n3=……
②思路2:功率思路。理想變壓器的輸入、輸出功率為P=P,即P1=P2;當(dāng)變壓器有多個副繞組時P1=P2+P3+……
③思路3:電流思路。由I=P/U知,對只有一個副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1;當(dāng)變壓器有多個副繞組時n1I1=n2I2+n3I3+……
④思路4:(變壓器動態(tài)問題)制約思路。
Ⅰ、電壓制約:當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定時,輸出電壓U2由輸入電壓決定,即U2=n2U1/n1,可簡述為“原制約副”;
Ⅱ、電流制約:當(dāng)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”;
Ⅲ、負(fù)載制約:⑴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+…;⑵變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定,I2=P2/U2;⑶總功率P=P+P2
動態(tài)分析問題的思路程序可表示為:

⑤思路5:原理思路。變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化,鐵芯中ΔΦ/Δt相等;當(dāng)遇到“”型變壓器時有ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,此式適用于交流電或電壓(電流)變化的直流電,但不適用于穩(wěn)壓或恒定電流的情況。



利用制約關(guān)系處理變壓器的動態(tài)問題:


所謂變壓器的動態(tài)問題,指的就是電路中某一部分或某一物理量的變化,引起電路其他部分或其他物理量的變化情況。理想變壓器的動態(tài)問題大致有兩種情況:一是負(fù)載電阻不變,原、副線圈的電壓,電流,輸入和輸出功率隨匝數(shù)比的變化而變化的情況;二是匝數(shù)比不變,電流和功率隨負(fù)載電阻的變化而變化的情況。不論哪種情況,處理這類問題的關(guān)鍵在于分清變量和不變量,弄清楚“誰決定誰”的制約關(guān)系。
理想變壓器的制約關(guān)系如下(一原一副情況):
(1)電壓制約
當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時,輸出電壓由輸入電壓決定,即,可簡述為“電壓原制約電壓副”。

(2)電流制約
當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定,且輸入電壓確定時,原線圈中的電流由副線圈中的輸出電流決定,即,可簡述為“電流副制約電流原”。

(3)功率制約
輸出功率P2決定輸入功率P1。理想變壓器的輸入功率P1等于輸出功率P2。在輸入電壓U1、輸出電壓U2一定的條件下,當(dāng)負(fù)載電阻R減小時,增大,輸出功率增大,則輸入功率也隨之增大;反之,當(dāng)負(fù)載電阻R增大時,減小,輸出功率減小,則輸入功率也隨之減小。通俗地說就是“用多少,給多少,而不是給多少,用多少”。

理想變壓器中相關(guān)物理量間的制約關(guān)系的分析程序可表示為:


涉及多組副線圈問題的解法:


多組副線圈的理想變壓器問題與只有一個副線圈的問題思路基本相同,但在多個副線圈同時工作時不再適用。所以抓住兩個關(guān)系:
(1)電壓關(guān)系:
(2)功率關(guān)系:



理想變壓器:





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