理想变压器的五不能
宣化一中:袁永
变压器是改变交流电压的设备,在交流高压输电过程中起关键作用,但它也有不能完成的任务,小结如下:
一.不能发电
变压器工作原理:原线圈加上交变电压(U1)→原线圈中产生交变电流(I1)→铁芯中产生交变的磁通量(φ)→副线圈中产生感应电动势(E2)→副线圈负载上得到交变电压(U2)、产生交变电流(I2).其能量转化方式为:
也就是说如果不给原线圈输入电能,它就没有磁场能可用来转化,也就不能从副线圈输出电能.
二.能存储电能
不能只让原线圈输入电能而不用,把电能存储在变压器里,以后原线圈不输入电能,副线圈中也能输出电能.这是因为,变压器的能量转化是:把电能转化成磁能再转化成电能,这前题是副线圈有电能输出,由于输入功率由输出率决定,当副线圈空载时,副线圈没有电能输出,原线圈中也就没有电能输入.
三.不能改变恒定电流的电压
变压器的原理是利用了电磁感受应现象中的互感现象,而恒定电流输入原线圈后,其磁场不会发生变化,穿过副线圈的磁通量不发生变化,在副线圈中不产生感应电动势,也就不能改变恒定电流的电压.
例1. 如图1所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2 4:1,原线圈两端连接光滑导
轨,副线圈与电阻R相连接组成闭合回路.当导体棒AB在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨匀速向右作切割磁感线运动时,安培表A1的读数为12mA,那么安培表A2的读数为( )
A.
3[解析]四、 例2.
霓虹灯供电,使它正常发光.为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过12mA时,熔丝就熔断.
(1)丝的熔断电流是多大?
(2)当副线圈电路中电流为10mA时,变压器的输入功率是多大?
[解析](1)因霓虹灯正常发光,故U2=1.8×104V.
由输入功率等于输出功率,即U1I1= I2U2得
I1= U2 I2/ U1=1.8×104×0.012/220A≈0.98A
′(2) P2= I2U2=10×10-3×1.8×104W=180W
由输入功率等于输出功率P1=P2得P1=180W
五.不能改变频率
理想变压器的原、副线圈有共同的铁芯,工作基础是互感现象,原线圈中电流的变化引发铁芯中的磁通量做同频率的变化,而这个变化的磁通量也通过铁芯穿过副线圈,在副线圈中产生和磁通量变化频率一样的交变感应电动势,从这可看出,副线圈中交变电流的频率由原线圈中输入的交变电流的频率决定,即输入、输出的交变电流的频率相同.
例3.一个正常工作的的理想变压器的原、副线圈中,下列那些物理量一定相等( )
A、交流电的频率 B、电流的有效值
C、电功率 D、磁通量的变化率
[解析]由上分析可知输入、输出交变电流的频率相同,穿过原副线圈的磁通量变化率相等,
所以A、D正确;理想变压器没有能量损失,即输入、输出功率相等,所以C正确;对于升、降压变压器中原、副线圈中电流的最大值、有效值不相同,所以B错.
理想变压器的五不能
宣化一中:袁永
变压器是改变交流电压的设备,在交流高压输电过程中起关键作用,但它也有不能完成的任务,小结如下:
一.不能发电
变压器工作原理:原线圈加上交变电压(U1)→原线圈中产生交变电流(I1)→铁芯中产生交变的磁通量(φ)→副线圈中产生感应电动势(E2)→副线圈负载上得到交变电压(U2)、产生交变电流(I2).其能量转化方式为:
也就是说如果不给原线圈输入电能,它就没有磁场能可用来转化,也就不能从副线圈输出电能.
二.能存储电能
不能只让原线圈输入电能而不用,把电能存储在变压器里,以后原线圈不输入电能,副线圈中也能输出电能.这是因为,变压器的能量转化是:把电能转化成磁能再转化成电能,这前题是副线圈有电能输出,由于输入功率由输出率决定,当副线圈空载时,副线圈没有电能输出,原线圈中也就没有电能输入.
三.不能改变恒定电流的电压
变压器的原理是利用了电磁感受应现象中的互感现象,而恒定电流输入原线圈后,其磁场不会发生变化,穿过副线圈的磁通量不发生变化,在副线圈中不产生感应电动势,也就不能改变恒定电流的电压.
例1. 如图1所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2 4:1,原线圈两端连接光滑导
轨,副线圈与电阻R相连接组成闭合回路.当导体棒AB在垂直于导轨平面的匀强磁场中沿导轨匀速向右作切割磁感线运动时,安培表A1的读数为12mA,那么安培表A2的读数为( )
A.
3[解析]四、 例2.
霓虹灯供电,使它正常发光.为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过12mA时,熔丝就熔断.
(1)丝的熔断电流是多大?
(2)当副线圈电路中电流为10mA时,变压器的输入功率是多大?
[解析](1)因霓虹灯正常发光,故U2=1.8×104V.
由输入功率等于输出功率,即U1I1= I2U2得
I1= U2 I2/ U1=1.8×104×0.012/220A≈0.98A
′(2) P2= I2U2=10×10-3×1.8×104W=180W
由输入功率等于输出功率P1=P2得P1=180W
五.不能改变频率
理想变压器的原、副线圈有共同的铁芯,工作基础是互感现象,原线圈中电流的变化引发铁芯中的磁通量做同频率的变化,而这个变化的磁通量也通过铁芯穿过副线圈,在副线圈中产生和磁通量变化频率一样的交变感应电动势,从这可看出,副线圈中交变电流的频率由原线圈中输入的交变电流的频率决定,即输入、输出的交变电流的频率相同.
例3.一个正常工作的的理想变压器的原、副线圈中,下列那些物理量一定相等( )
A、交流电的频率 B、电流的有效值
C、电功率 D、磁通量的变化率
[解析]由上分析可知输入、输出交变电流的频率相同,穿过原副线圈的磁通量变化率相等,
所以A、D正确;理想变压器没有能量损失,即输入、输出功率相等,所以C正确;对于升、降压变压器中原、副线圈中电流的最大值、有效值不相同,所以B错.