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1、1专题专题 变压器的动态分析变压器的动态分析【思想方法指导思想方法指导】 处理变压器的动态分析，首先应明确处理变压器的动态分析，首先应明确“不变量不变量”和和“变化量变化量” ，对变化量要把握它们，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析各物理量的变化情况【规律总结规律总结】 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，确定，U1
2、决定了决定了 U2，与输，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 与负载电阻与负载电阻 R，通过欧姆定律决定，通过欧姆定律决定 了输出电流了输出电流 I2 的大小，输出功率的大小，输出功率 P2 决定输入功率决定输入功率 P1，P1U1I1，从而决定，从而决定 I1 大小，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 次确定次确定1 1匝数比不变的情况匝数比不变的情况( (如图如图
3、 5 5 所示所示) )(1)(1)U U1 1不变，根据不变，根据，输入电压，输入电压U U1 1决定输出电压决定输出电压U U2 2，不论，不论U U1 1 U U2 2n n1 1 n n2 2负载电阻负载电阻R R如何变化，如何变化，U U2 2不变不变(2)(2)当负载电阻发生变化时，当负载电阻发生变化时，I I2 2变化，输出电流变化，输出电流I I2 2决定输入电流决定输入电流I I1 1，故，故I I1 1发生变化发生变化(3)(3)I I2 2变化引起变化引起P P2 2变化，变化，P P1 1P P2 2，故，故P P1 1发生变化发生变化 图图 5 52 2负载电阻不变的
4、情况负载电阻不变的情况( (如图如图 6 6 所示所示) )(1)(1)U U1 1不变，不变，发生变化，故发生变化，故U U2 2变化变化n n1 1 n n2 2(2)(2)R R不变，不变，U U2 2变化，故变化，故I I2 2发生变化发生变化(3)(3)根据根据P P2 2，P P2 2发生变化，再根据发生变化，再根据P P1 1P P2 2，故，故P P1 1变化，变化，U U2 2 2 2 R RP P1 1U U1 1I I1 1，U U1 1不变，不变， 故故I I1 1发生变化发生变化 图图 6 63 3分析动态问题的思路程序可表示为分析动态问题的思路程序可表示为【典型例题
5、典型例题】2一：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，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，电路中分别接了理想变流电压表 V1、V2和理想交流电流表和理想交流电流表 A1、A2，导，导线电阻不计，如图所示当开关线电阻不计，如图所示当开关 S 闭合后闭合后( )AA1示数变大，示数变大，A1与与 A2示数的比值不变示数的比值不变BA1示数变大，示数变大，A1与与 A2示数的比值变大示数的比值变大CV2示数变小，
6、示数变小，V1与与 V2示数的比值变大示数的比值变大DV2示数不变，示数不变，V1与与 V2示数的比值不变示数的比值不变二：二： 如图如图 8 所示电路中的变压器为理想变压器，所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关，为单刀双掷开关，P 是滑动变阻器是滑动变阻器 R 的滑动触头，原的滑动触头，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保持保持 P 的位置不变，的位置不变，S 由由 b 切换到切换到 aB保持保持 P 的位置不变，的位置不变，S 由由 a 切换到切换到 bCS 掷于掷于 b 位置不
7、动，位置不动，P 向上滑动向上滑动DS 掷于掷于 b 位置不动，位置不动，P 向下滑动向下滑动三：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输电线接有两个相同的灯泡 L1和和 L2；输电线的等效电阻为；输电线的等效电阻为 R，开始，开始时，电键时，电键 K 断开断开.当当 K 接通时，以下说法中正确的是接通时，以下说法中正确的是A.副线圈的两端副线圈的两端 M、N 的输出电压减小的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻副线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大上的电压增大C.通过灯泡通过灯泡 L1的电流减小
8、的电流减小D.原线圈中的电流增大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时，副线圈的输出电压为U2，L1、L2、L3为三只完全相同的电灯，开始时，电键为三只完全相同的电灯，开始时，电键 K 开启，然后当电键开启，然后当电键 K 闭合时闭合时A.电压电压 U1不变，不变，U2变大变大B.电灯电灯 L1变亮，变亮，L2变暗变暗C.电灯电灯 L1变暗，变暗，L2变亮变亮D.原线圈中的电流变大原线圈中的电流变大3五：如图，为一理想变压器，五：如图，为一理想变压器，K 为单刀双掷
9、开关，为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动为滑动变阻器的滑动触头，触头，U1为加在原线圈两端的电压，为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则为原线圈中的电流强度，则A.保持保持 U1及及 P 的位置不变，的位置不变，K 由由 a 合到合到 b 时，时，I1将增大将增大B.保持保持 U1及及 P 的位置不变，的位置不变，K 由由 b 合到合到 a 时，时，R 消耗的功率减小消耗的功率减小C.保持保持 U1不变，不变，K 合在合在 a 处，使处，使 P 上滑，上滑，I1将增大将增大D.保持保持 P 的位置不变，的位置不变，K 合在合在 a 处，若处，若 U1增大，增大，I1将增大将增
10、大六：有六：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，若将该线路与交流电源接通，且开关且开关 S 接在位置接在位置 1 时，时，5 个灯泡发光亮度相同；若将开关个灯泡发光亮度相同；若将开关 S 接在位置接在位置 2 时，灯泡均未烧坏时，灯泡均未烧坏.则下列可能则下列可能的是的是 （ ）A该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为该变压器是降压变压器，原、副线圈匝数比为 41B该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为该变压器是升压变压器，原、副线圈匝数比为 14C副线圈中的灯泡仍能发光，只是更
11、亮些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，只是亮度变暗副线圈中的灯泡仍能发光，只是亮度变暗4理想变压器理想变压器在理想变压器的原线圈两端加交变电压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，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：根据法拉第电磁感应定律有：，tnE1 11tnE2 22忽略原、副线圈内阻，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，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，
12、即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有于是又有 21由此便可得理想变压器的电压变化规律为由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121 nn UU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，分别俗称为俗称为“铜损铜损”和和“铁损铁损” ） ，有，有 P1=P2 而而 P1=I1U1 P2=I2U2于是又得理想变压器的电流变化规律为于是又得理想变压器的电流变化规律为1221 2211,nn IIIUIU解题思路解题思路 1 1 电压思路电压思路.
13、.变压器原、副线圈的电压之比为变压器原、副线圈的电压之比为U U1 1/ /U U2 2= =n n1 1/ /n n2 2; ;当变压器有多个副绕组时当变压器有多个副绕组时U U1 1/ /n n1 1= =U U2 2/ /n n2 2= =U U3 3/ /n n3 3=解题思路解题思路 2 2 功率思路功率思路. .理想变压器的输入、输出功率为理想变压器的输入、输出功率为P P入入= =P P出出，即，即P P1 1= =P P2 2；当变压器有多个副绕组时；当变压器有多个副绕组时P P1 1= =P P2 2+ +P P3 3+解题思路解题思路 3 3 电流思路电流思路. .由由I
14、I= =P P/ /U U知，对只有一个副绕组的变压器有知，对只有一个副绕组的变压器有I I1 1/ /I I2 2= =n n2 2/ /n n1 1; ;当变压器有多个副绕当变压器有多个副绕组时组时n n1 1I I1 1= =n n2 2I I2 2+ +n n3 3I I3 3+解题思路解题思路 4 4 （变压器动态问题）制约思路（变压器动态问题）制约思路. .（1 1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n n1 1/ /n n2 2）一定时，输出电压）一定时，输出电压U U2 2由输入电压决定，即由输入电压决定，即U U2 2= =n n2
15、 2U U1 1/ /n n1 1，可简述为，可简述为“原制约副原制约副”.”.（2 2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n n1 1/ /n n2 2）一定，且输入电压）一定，且输入电压U U1 1确定时，原线圈中的确定时，原线圈中的电流电流I I1 1由副线圈中的输出电流由副线圈中的输出电流I I2 2决定，即决定，即I I1 1= =n n2 2I I2 2/ /n n1 1，可简述为，可简述为“副制约原副制约原”.”.（3 3）负载制约：）负载制约：变压器副线圈中的功率变压器副线圈中的功率P P2 2由用户负载决定，由用户负载决定，P P2 2= =P P负负 1 1+ +P P负负 2 2+；变压器副线圈变压器副线圈中的电流中的电流I I2 2由用户负载及电压由用户负载及电压U U2 2确定，确定，I I2 2= =P P2 2/ /U U2 2；总功率总功率P P总总= =P P线线+ +P P2 2. .动态分析问题的思路程序可表示为：动态分析问题的思路程序可表示为：U U1 1P P1 1 22 222121IRU IUnnUU决定负载 决定决定决定111221121 1)(UIPIUIUIPP5三 远距离输电问题知识梳理1 1根据根据P P损损_
