巧用變壓器等效電阻的反饋?zhàn)饔?/h1>
2017-10-24 03:26唐建勛
物理教師 2017年9期
唐建勛
(無錫市輔仁高級(jí)中學(xué),江蘇 無錫 214123)
巧用變壓器等效電阻的反饋?zhàn)饔?/p>
唐建勛
(無錫市輔仁高級(jí)中學(xué),江蘇 無錫 214123)
在變壓器問題的教學(xué)中,教師一般比較強(qiáng)調(diào)原副線圈的電壓、電流、功率等關(guān)系的問題,但是變壓器除了能夠研究上述物理量的關(guān)聯(lián)外,還能夠?qū)⑵涞刃殡娮?本文推導(dǎo)了變壓器的等效電阻公式，并應(yīng)用等效電阻反饋?zhàn)饔们擅畹亟鉀Q變壓器電路中的相關(guān)問題.
變壓器; 等效電阻； 反饋
在關(guān)于變壓器的教學(xué)中,變壓器原副線圈的電壓關(guān)系,電流關(guān)系和功率關(guān)系是教學(xué)重點(diǎn),關(guān)于變壓器的幾乎所有問題的討論,都是基于上述3點(diǎn)展開的.首先由互感的原理和磁通量變化的同時(shí)性,得到原副線圈電壓比等于匝數(shù)比U1∶U2=n1∶n2; 其次再根據(jù)能量守恒,得到原副線圈的功率相等P1=P2; 最后得到在只有一個(gè)副線圈的情況下,原副線圈電流比等于匝數(shù)反比I1∶I2=n2∶n1.通過這些關(guān)系,我們可以解決相關(guān)的問題.但是在只有一個(gè)副線圈的變壓器電路中,我們還可以嘗試使用一種變壓器等效電阻的方法來簡(jiǎn)單明了地解決這些問題.
圖1
如圖1所示,一個(gè)原副線圈匝數(shù)各為n1和n2變壓器,原線圈接電壓為U1的正弦交變電流,副線圈接阻值為R的電阻,求通過原線圈的電流I1.
再根據(jù)I1∶I2=n2∶n1,得到
此時(shí)我們可以把原線圈視為初級(jí)電路的一個(gè)等效電阻,其等效阻值為
1 變壓器空載與短路
討論兩種特殊情況:空載與短路.當(dāng)副線圈空載時(shí),電阻為無窮大,由等效電阻的結(jié)論可知,反饋給初級(jí)電路的等效電阻也是無窮大,所以此時(shí)初級(jí)電路應(yīng)為斷路;當(dāng)副線圈短路時(shí),電阻為0,反饋給初級(jí)電路的等效電阻也是0,此時(shí)初級(jí)電路也為短路.這兩個(gè)結(jié)論與我們平時(shí)的討論是完全相符的,而且用等效電阻的思想更加直觀,便于理解.
2 可變?cè)褦?shù)變壓器
圖2
如圖2所示,理想變壓器接一正弦交流電,b為理想變壓器原線圈的中心接頭,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)從a扳向b時(shí),原線圈電流變?yōu)樵瓉矶嗌俦?
3 原線圈有負(fù)載電阻
圖3
如圖3所示,有一個(gè)匝數(shù)比為1∶2的理想變壓器,其原線圈接電壓為15V的正弦交流電,同時(shí)一阻值為10Ω的定值電阻R1與原線圈串聯(lián),副線圈接一阻值為20Ω的定值電阻R2,求電壓表的讀數(shù).
4 遠(yuǎn)距離電能輸送
圖4
5 突破常規(guī)方法的局限
將遠(yuǎn)距離輸電簡(jiǎn)化為如圖5所示的電路,保持發(fā)電機(jī)輸出電壓U1不變,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)從2扳向1時(shí),電壓表示數(shù)如何變化?
設(shè)升壓和降壓變壓器原副線圈電壓各為U1、U2、U3、U4,輸電線損耗電壓為ΔU.如果將開關(guān)從2扳至1,則U2變大,但是無法直接確定U3如何變化,因?yàn)棣也會(huì)隨之而變化．如果先假設(shè)U3變大,則U4也變大,I4也變大,再得到I3也變大,ΔU=I3·r,則ΔU也變大,又因?yàn)閁2=U3+ΔU,所以這無法成為U3變大的確定性證明,也就無法判斷U4的變化,常規(guī)方法到這里就走入了死胡同．但是用等效電阻的思想就能很好地解決這一問題.
圖5
2017-02-13)
猜你喜歡
一種無刷雙饋電機(jī)匝數(shù)配合的半解析優(yōu)化方法*電機(jī)與控制應(yīng)用(2022年7期)2022-08-31 交變電流結(jié)合理想二極管類試題深度剖析教學(xué)考試(高考物理)(2022年3期)2022-07-29 四線制阻值檢測(cè)電路實(shí)驗(yàn)研究山西電子技術(shù)(2022年2期)2022-04-22 勵(lì)磁線圈對(duì)插入式電磁流量計(jì)的影響儀器儀表用戶(2020年1期)2020-01-06 對(duì)含有二極管電路的一點(diǎn)探討數(shù)理化解題研究(2019年28期)2019-10-23 關(guān)于電機(jī)電樞參數(shù)和空載電流對(duì)電機(jī)力矩影響的研究汽車與駕駛維修（維修版）(2019年4期)2019-09-10 低電阻碳膜板制作及其阻值的優(yōu)化印制電路信息(2019年3期)2019-03-14 對(duì)一道電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的思考中學(xué)生數(shù)理化·教與學(xué)(2018年10期)2018-12-06 有載調(diào)容變壓器的設(shè)計(jì)機(jī)電信息(2018年21期)2018-07-26 輸入端含負(fù)載的變壓器問題的處理方法教學(xué)考試(高考物理)(2018年2期)2018-07-25
唐建勛
(無錫市輔仁高級(jí)中學(xué),江蘇 無錫 214123)
巧用變壓器等效電阻的反饋?zhàn)饔?/p>
唐建勛
(無錫市輔仁高級(jí)中學(xué),江蘇 無錫 214123)
在變壓器問題的教學(xué)中,教師一般比較強(qiáng)調(diào)原副線圈的電壓、電流、功率等關(guān)系的問題,但是變壓器除了能夠研究上述物理量的關(guān)聯(lián)外,還能夠?qū)⑵涞刃殡娮?本文推導(dǎo)了變壓器的等效電阻公式，并應(yīng)用等效電阻反饋?zhàn)饔们擅畹亟鉀Q變壓器電路中的相關(guān)問題.
變壓器; 等效電阻； 反饋
在關(guān)于變壓器的教學(xué)中,變壓器原副線圈的電壓關(guān)系,電流關(guān)系和功率關(guān)系是教學(xué)重點(diǎn),關(guān)于變壓器的幾乎所有問題的討論,都是基于上述3點(diǎn)展開的.首先由互感的原理和磁通量變化的同時(shí)性,得到原副線圈電壓比等于匝數(shù)比U1∶U2=n1∶n2; 其次再根據(jù)能量守恒,得到原副線圈的功率相等P1=P2; 最后得到在只有一個(gè)副線圈的情況下,原副線圈電流比等于匝數(shù)反比I1∶I2=n2∶n1.通過這些關(guān)系,我們可以解決相關(guān)的問題.但是在只有一個(gè)副線圈的變壓器電路中,我們還可以嘗試使用一種變壓器等效電阻的方法來簡(jiǎn)單明了地解決這些問題.
圖1
如圖1所示,一個(gè)原副線圈匝數(shù)各為n1和n2變壓器,原線圈接電壓為U1的正弦交變電流,副線圈接阻值為R的電阻,求通過原線圈的電流I1.
再根據(jù)I1∶I2=n2∶n1,得到
此時(shí)我們可以把原線圈視為初級(jí)電路的一個(gè)等效電阻,其等效阻值為
1 變壓器空載與短路
討論兩種特殊情況:空載與短路.當(dāng)副線圈空載時(shí),電阻為無窮大,由等效電阻的結(jié)論可知,反饋給初級(jí)電路的等效電阻也是無窮大,所以此時(shí)初級(jí)電路應(yīng)為斷路;當(dāng)副線圈短路時(shí),電阻為0,反饋給初級(jí)電路的等效電阻也是0,此時(shí)初級(jí)電路也為短路.這兩個(gè)結(jié)論與我們平時(shí)的討論是完全相符的,而且用等效電阻的思想更加直觀,便于理解.
2 可變?cè)褦?shù)變壓器
圖2
如圖2所示,理想變壓器接一正弦交流電,b為理想變壓器原線圈的中心接頭,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)從a扳向b時(shí),原線圈電流變?yōu)樵瓉矶嗌俦?
3 原線圈有負(fù)載電阻
圖3
如圖3所示,有一個(gè)匝數(shù)比為1∶2的理想變壓器,其原線圈接電壓為15V的正弦交流電,同時(shí)一阻值為10Ω的定值電阻R1與原線圈串聯(lián),副線圈接一阻值為20Ω的定值電阻R2,求電壓表的讀數(shù).
4 遠(yuǎn)距離電能輸送
圖4
5 突破常規(guī)方法的局限
將遠(yuǎn)距離輸電簡(jiǎn)化為如圖5所示的電路,保持發(fā)電機(jī)輸出電壓U1不變,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)從2扳向1時(shí),電壓表示數(shù)如何變化?
設(shè)升壓和降壓變壓器原副線圈電壓各為U1、U2、U3、U4,輸電線損耗電壓為ΔU.如果將開關(guān)從2扳至1,則U2變大,但是無法直接確定U3如何變化,因?yàn)棣也會(huì)隨之而變化．如果先假設(shè)U3變大,則U4也變大,I4也變大,再得到I3也變大,ΔU=I3·r,則ΔU也變大,又因?yàn)閁2=U3+ΔU,所以這無法成為U3變大的確定性證明,也就無法判斷U4的變化,常規(guī)方法到這里就走入了死胡同．但是用等效電阻的思想就能很好地解決這一問題.
圖5
2017-02-13)
猜你喜歡
電機(jī)與控制應(yīng)用(2022年7期)2022-08-31
教學(xué)考試(高考物理)(2022年3期)2022-07-29
山西電子技術(shù)(2022年2期)2022-04-22
儀器儀表用戶(2020年1期)2020-01-06
數(shù)理化解題研究(2019年28期)2019-10-23
汽車與駕駛維修（維修版）(2019年4期)2019-09-10
印制電路信息(2019年3期)2019-03-14
中學(xué)生數(shù)理化·教與學(xué)(2018年10期)2018-12-06
機(jī)電信息(2018年21期)2018-07-26
教學(xué)考試(高考物理)(2018年2期)2018-07-25
