有關(guān)變壓器的3個(gè)問(wèn)題

吳曉松

(梁平紅旗中學(xué)校　重慶　405200)

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有關(guān)變壓器的3個(gè)問(wèn)題

吳曉松

(梁平紅旗中學(xué)校重慶405200)

就變壓器或多或少存在著不同程度困惑的3個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析與討論.

變壓器問(wèn)題交變電流

交變電流和變壓器是中學(xué)物理教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，特別是在變壓器這部分內(nèi)容的教學(xué)中，或多或少存在著不同程度的困惑．筆者在教學(xué)過(guò)程中整理了其中較為典型的3個(gè)問(wèn)題，以期與同行交流、討論．

1　一問(wèn)變壓器

圖1

XL=2πf L=ωL

從而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

-Umcosωt=-U1

即變壓器原線圈的電動(dòng)勢(shì)E1與輸入電壓U1總是大小相等(負(fù)號(hào)是由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位比輸入電壓的相位落后π)，或者說(shuō)E1與U1總是等大反相，而與頻率f無(wú)關(guān)． 實(shí)際上，交變電流的頻率f越大，電流確實(shí)變化得要快一些，但是同時(shí)線圈的感抗

2　二問(wèn)變壓器

根據(jù)楞次定律，變壓器原線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙的是電流的變化，而不是阻礙電流，空載時(shí)若原線圈真的是電流為零的話，怎么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？所以空載時(shí)，仍然有電流通過(guò)原線圈．如圖2示，我們可以把原線圈看成一個(gè)“電阻”，不過(guò)，這個(gè)“電阻”的大小與頻率有關(guān)，頻率越大，“電阻”越大．

圖2

圖2中，電壓表有示數(shù)，且大小為 E1=U1，而

由能量守恒定律可知，輸入功率和輸出功率總是相等的．空載時(shí)，原線圈相當(dāng)于一個(gè)負(fù)載，即純電感．雖然有空載電流，但是它并沒(méi)有把能量消耗出去，空載電流只是起勵(lì)磁作用，即它只是把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為線圈里的磁場(chǎng)能，且周期性的存儲(chǔ)和送還．這就相當(dāng)于把交流電源和電容器連成回路時(shí)，電容不斷地進(jìn)行充放電一樣，電容器并不消耗能量，只是電勢(shì)能和電場(chǎng)能之間的不斷轉(zhuǎn)換而已．

設(shè)

U1=Umcosωt

則

3　三問(wèn)變壓器

當(dāng)變壓器副線圈有負(fù)載時(shí)，如圖3所示.

圖3

即副線圈有負(fù)載電阻R時(shí)，相當(dāng)于將這個(gè)負(fù)載電阻R折合為一個(gè)等效電阻R′并聯(lián)在原線圈回路上．那么借用純電阻中串并聯(lián)電路規(guī)律，有

I1=I+I′

所以I1>I，但由于空載電流I很小，近似有

2016-03-14)