變壓器問題

1、1變壓器問題難點釋疑變壓器問題難點釋疑山東寧陽一中物理教研室高翔、楊遠萍Email:sdnygx@郵編：271400變壓器是實現(xiàn)遠距離輸電的重要元器件之一。利用電磁感應在不同線路之間進行電能的傳輸，而且不影響交變電流的頻率特性，且能根據(jù)生產(chǎn)需求，通過簡單容易操作的改變原副線圈的匝數(shù)變比，在副電路的供電段獲得不同的電壓，通過負載的變化獲取不同的電流，進而左右原線圈的輸入電功率和輸入電流。電功率和電流對原線路“反客為主”的這種控制方式，成為

2、“按需所供”提供電能服務的有效載體，故而在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。新授課教學中，我們通過有效的任務驅(qū)動實施合作性教學，在理解變壓器工作原理，利用變比求解原副電路的電功率、電壓和電流問題時的確取得預期的效果。對實驗的探究我們提出的問題是否能解構(gòu)電壓器相關(guān)問題的真實疑難？從教學評價后的反饋來看，有一些在實驗探究中屬于內(nèi)隱的知識，生生合作和實驗的引導是無法解決的，這就需要我們通過設計一些問題情境來診斷我們教學的有效性。其中對變壓器工作原理

3、的理解、原副線圈之間的制約關(guān)系（電壓制約、電流制約和功率制約）是教與學的重點。一、變壓器工作條件的理解一、變壓器工作條件的理解對變壓器工作原理的理解包括以下三個方面：變壓器工作的條件？閉合鐵芯中的磁通是由誰激發(fā)的？原線圈兩端的電壓和外加的電壓滿足什么關(guān)系？電壓變比中的電壓到底是什么電壓？為什么會存在電流變比？原副線圈之間的電功率相等，是誰在決定誰？為此我們必須清楚認識理想變壓器模型是基于以下四點假設：①沒有磁漏，即通過兩繞組每匝的磁通量

4、都一樣；?②兩繞組中沒有電阻，從而沒有銅損（即忽略繞組導線中的焦耳損耗）；③鐵芯中沒有鐵損（即忽略鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗）；④原、副線圓的感抗趨于∞，從而空載電流趨于。01.變壓變壓器工作條件的理解器工作條件的理解變壓器工作的條件是指對什么電流實現(xiàn)能量的傳輸。原線圈中接入變化的電流（不僅僅是交變電流），副線圈開路時原線圈中的電流稱之為空載電流，因鐵芯磁導率甚大，所以較小的磁矢（）即可產(chǎn)生足夠大的磁通。副線圈繞組電路中有負載運行時，鐵

5、芯中的主磁0iNi通是由原副繞組的磁通勢共同決定。由法拉第電磁感應定律可知。iiEU?例題1.如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比，當導體在勻強磁11?1:4:21?nnAB場中做勻速直線運動切割磁感線時，電流表的示數(shù)為1A，副電路中電流表示數(shù)多大？mA22A解析：棒平動切割磁感線相當于電源，，ABBLvE?產(chǎn)生穩(wěn)恒電流，在鐵芯中產(chǎn)生恒定的磁通量，副線圈中無磁通量的變化，沒有感生電動勢產(chǎn)生，即無示數(shù)。2A3般不等于，因此無論副電路如何，

6、恒成立，只有對于理想變壓器電壓變比才能2U2121nnEE?寫成。2121nnUU?例題3.如圖所示，理想變壓器的原線圈接在的交流電源上，副線圈上接有一12?V220阻值的電熱器。在副線圈上有一抽頭部分匝數(shù)為匝。當把開關(guān)由扳到??10Rbbc10Sb時，通過電阻的電流增大了，則通過變壓器鐵芯的磁通量的變化率最大值為多少？cRA2.0解析：由題意分析可知先后發(fā)生兩個物理過程。⑴開關(guān)打在端，設連入閉合回路副線圈的匝數(shù)為，Sb2n獲得電壓為，

7、由電壓變比公式可知：，則2U2121nnUU?，在閉合回路中電流；1122UnnU?)1(221222nnRUI??⑵開關(guān)打在端，連入閉合回路副線圈的匝數(shù)為，獲得的電壓，Sc102?n112210UnnU??則；兩式做差可得匝。)2(1022122nnI??11001?n由變壓器工作原理可知，穿過鐵芯的磁通量是由原副線圈共同激發(fā)產(chǎn)生的，由法拉第電磁感應定律可知，原副線圈獲得的電壓。對于原線圈所tnE????tVUE??????11002

8、2011以：，即sWbt2.0????sWbt52max????２.原副原副線圈電功率的決定關(guān)系功率的決定關(guān)系對于是依據(jù)能量守恒定律得出的，這是變壓器工作原理的功能主線，與變壓器入出PP?電壓變比互為補充，成為推導單個與多個副線圈電流變比的基礎，為此要從以下幾個方面進行把握：⑴誰決定誰：決定，是由于負載線路消耗電能而迫使原電路通過磁矢的變化而引出P入P起交變電能的傳輸，是因為消耗而供電，無耗則無供給，并不是單純意義上的數(shù)值相等；⑵發(fā)生的