高中物理知識(shí)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(lái)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(gè)關(guān)系
①電壓關(guān)系
在同一鐵芯上只有一組副線圈時(shí):;有幾組副線圈時(shí):
②功率關(guān)系
對(duì)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(shí),I1U1=I2U2,得;當(dāng)有多組副線圈時(shí):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(shí),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(wèn)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(gè)副繞組時(shí)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(gè)副繞組時(shí)P1=P2+P3+……
③思路3:電流思路。由I=P/U知,對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)n1I1=n2I2+n3I3+……
④思路4:(變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)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(shí),輸出電壓U2由輸入電壓決定,即U2=n2U1/n1,可簡(jiǎn)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(shí),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(jiǎn)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(dòng)態(tài)分析問(wèn)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(shí)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(dòng)態(tài)問(wèn)題:


所謂變壓器的動(dòng)態(tài)問(wèn)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(dòng)態(tài)問(wèn)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(wèn)題的關(guān)鍵在于分清變量和不變量,弄清楚“誰(shuí)決定誰(shuí)”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(shí),輸出電壓由輸入電壓決定,即,可簡(jiǎn)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(shí),原線圈中的電流由副線圈中的輸出電流決定,即,可簡(jiǎn)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(shí),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(shí),減小,輸出功率減小,則輸入功率也隨之減小。通俗地說(shuō)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(wèn)題的解法:


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



理想變壓器:





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