1、第11章 交變電流 傳感器物理模型|三種特殊的變壓器模型1自耦變壓器高中物理中研究的變壓器本身就是一種忽略了能量損失的理想模型，自耦變壓器(又稱調(diào)壓器)，它只有一個線圈，其中的一部分作為另一個線圈，當(dāng)交流電源接不同的端點時，它可以升壓也可以降壓，變壓器的基本關(guān)系對自耦變壓器均適用，如圖101所示圖1112互感器分為電壓互感器和電流互感器，比較如下類型電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在待測交流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯兂尚‰娏骼玫墓絀1n1I2n23.雙副線圈變壓器計算具有兩個(或兩個以上)副線圈的變壓器問題時，應(yīng)

2、注意三個聯(lián)系：(1)電壓關(guān)系：(2)電流關(guān)系：n1I1n2I2n3I3(3)功率關(guān)系：P1P2P3(多選)一自耦調(diào)壓變壓器(可看做理想變壓器)的電路如圖112甲所示，移動滑動觸頭P可改變副線圈匝數(shù)已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在如圖112乙所示的交流電源上，電壓表為理想電表則()甲乙圖112A交流電源電壓瞬時值的表達(dá)式為u220sin 100t (V)BP向上移動時，電壓表的最大示數(shù)為380 VCP向下移動時，原、副線圈的電流之比減小DP向下移動時，變壓器的輸入功率變大BC由圖乙結(jié)合交流電瞬時值表達(dá)式uUmsin t可得交流電源電壓瞬時值的表達(dá)式為u220sin

3、100t (V)，A錯誤；電壓表的示數(shù)為有效值，P向上移動時，當(dāng)副線圈匝數(shù)達(dá)到1 900時，副線圈輸出的電壓最大，由變壓器原、副線圈電壓比跟線圈匝數(shù)成正比的關(guān)系可知副線圈輸出電壓有效值為380 V，即電壓表的最大示數(shù)為380 V，B正確；P向下移動時，副線圈匝數(shù)減少，由變壓器原副線圈電流比跟線圈匝數(shù)成反比的關(guān)系可知C正確；由P可知副線圈的輸出功率減小，故原線圈的輸入功率也減小，D錯誤突破訓(xùn)練1(2017珠海模擬)為了測量高電壓和強電流的大小，常用到變壓器的有關(guān)原理如圖113所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器，電壓表和電流表為理想交流電表若電壓互感器上下線圈的匝數(shù)比為1 0

4、001，電流互感器上下線圈的匝數(shù)比為1100，電壓表示數(shù)為220 V，電流表示數(shù)為10 A，則下列說法正確的是()圖113A兩輸電線間的電壓為220 VBL2中的電流為10 AC輸電線中輸送的功率為2.2108 WD兩輸電線間的電阻為22 C根據(jù)變壓器的工作原理有和，解得U12.2105 V，I11 000 A，所以A、B錯誤；輸電線中輸送的功率PU1I12.2108 W，C正確；由于輸電線路不能視為簡單的純電阻電路，不能用歐姆定律求出電阻，D錯誤高考熱點1|交變電流的“四值”應(yīng)用1正弦式交變電流的重要公式瞬時值峰值有效值平均值eEmsin tEmNBSEniImsin tImUuUmsin

5、tUmImRI2.對交變電流有效值的理解交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過電阻生熱)進(jìn)行定義的，所以進(jìn)行有效值計算時，要緊扣電流通過電阻生熱(或熱功率)進(jìn)行計算注意“三同”，即“相同電阻”上“相同時間”內(nèi)產(chǎn)生“相同熱量”計算時，“相同時間”至少要取一個周期的時間如圖114所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為N，線圈總電阻為r，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R，當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中，下列判斷正確的是()圖114A電壓表的讀數(shù)為B通過電阻R的電荷量為qC電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱為QD當(dāng)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60時的電流為B線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了正弦交流電

6、，其電動勢的最大值EmNBS，電動勢的有效值E，電壓表的讀數(shù)等于交流電源的路端電壓，且為有效值，則UR，A錯誤；求通過電阻R的電荷量要用交流電的平均電流，則qt，故B正確；電阻R上產(chǎn)生的熱量應(yīng)該用有效值來計算，則電阻R產(chǎn)生的熱量QI2Rt2R，故C錯誤；線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60時的電流為瞬時值，則isin tsin，故D錯誤突破訓(xùn)練2如圖115甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻值R10 的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)是10 V圖乙是矩形線圈中磁通量隨時間t變化的

7、圖象則() 【導(dǎo)學(xué)號：】甲乙圖115A電阻R上的電功率為20 WB0.02 s時R兩端的電壓瞬時值為零CR兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u14.1cos 100t(V)D通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i1.41cos 50t(A)CR上電功率P10 W，A錯；0.02 s時，0，最大，此時R兩端的電壓瞬時值最大，B錯；R兩端電壓的最大值為10 V，100 rad/s，因此R兩端電壓u14.1cos 100t(V)，C正確；i1.41cos 100t(A)，D錯高考熱點2|與變壓器相關(guān)的綜合問題1遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個基本關(guān)系2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：(多選)如

8、圖116所示，某理想變壓器的原線圈接一交流電，副線圈接如圖所示電路，開關(guān)S原來閉合，且R1R2，再將S斷開，那么交流電壓表的示數(shù)U、交流電流表的示數(shù)I、電阻R1上的功率P1及該變壓器原線圈的輸入功率P的變化情況正確的是()圖116AU增大 BI增大CP1減小DP減小AD開關(guān)S由閉合到斷開時，負(fù)載的總電阻變大，變壓器的輸出電壓U2不變，則輸出電流I2變小，R上的電壓變小，R1上的電壓變大，電阻R1上的功率P1，R1不變，U變大，則P1增大，故A正確，C錯誤由電流與匝數(shù)的關(guān)系可知電流表的示數(shù)I減小，B錯誤輸出電功率P出I2U2，U2不變，I2減小，則P出減小，輸入功率等于輸出功率，所以D正確突破訓(xùn)

9、練3(2017濰坊模擬)如圖117所示，邊長為L、匝數(shù)為N、電阻不計的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動，軸OO垂直于磁感線，制成一臺交流發(fā)電機，它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為12，二極管的正向電阻為零，反向電阻無窮大，從正方形線圈處于圖示位置開始計時，下列判斷正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：】圖117A交流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為eNBL2sin tB變壓器的輸入功率與輸出功率之比為21C電壓表示數(shù)為NBL2D若將滑動變阻器的滑片向下滑動，電流表和電壓表示數(shù)均減小C圖示線圈位置是與中性面垂直的位置，從圖示位置開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為eNBL2cos t，A錯理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，B錯原線圈電壓的有效值U1NBL2，由得U2NBL2，由于二極