變壓器線圈的繞線問題一直使學生感到頭疼,問題的根源還在於學生沒有形成解決問題時的分析意識,一看到複雜的線圈組合就開始懵圈。其實,只要根據線圈中的電流方向是否一致或是相反,即可判斷出線圈的連接方式。比如:
例題:如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線圈ab和cd(匝數都為n1)、ef和gh(匝數都為n2)組成。用I1和U1表示輸入電流和電壓,用I2和U2表示輸出電流和電壓。則在下列四種連接方法中,符合U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1的是( )
A. a與c相連,b與d相連作為輸入端;e與g相連、f與h相連作為輸出端
B. a與c相連,b與d相連作為輸入端;f與g相連、以e、h為輸出端
C. b與c相連,以a與d為輸入端;f與g相連,以e、h為輸出端
D. b與c相連,以a、d為輸入端;e與g相連、f與h相連為輸出端
解析:
A. a與c相連,b與d相連作為輸入端;——此種連接方式是雙線繞法、並聯,相當於原線圈變粗了,匝數仍為n1。e與g相連、f與h相連作為輸出端——也是雙線繞法,相當於副線圈變粗了,匝數為n2;滿足題設條件:U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1。A選項正確。
B. a與c相連,b與d相連作為輸入端;——雙線繞法,相當於原線圈變粗,匝數n1。f與g相連、以e、h為輸出端——兩線圈串聯,匝數為2n2,不滿足題設條件。B選項錯誤。
C. b與c相連,以a與d為輸入端;——兩線圈串聯且正接,相當於匝數為2n1。f與g相連,以e、h為輸出端——兩線圈串聯並且是正接,相當於匝數2n2,如圖所示。滿足題設條件:U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1。C選項正確。
D. b與c相連,以a、d為輸入端;——兩線圈串聯且正接,相當於匝數為2n1。e與g相連、f與h相連為輸出端——雙線繞法,相當於副線圈變粗,匝數為n2。不滿足題設條件:U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1。D選項錯誤。
答案:AC
通過上述解析不難發現,分析線圈的連接包括應用等效法進行等效是第一性的,其次還要注意感應電動勢(感應電流)的方向是否相同或是相反。只有這樣,才能進一步判斷電壓、電流是否滿足題設條件。學會這一點,也無所謂難易了。上述例題只是定性判斷,我們再看一道定量計算的題:
例題:一理想變壓器的初級線圈匝數n1=1000,兩個次級線圈的匝數分別為n2=300、n3=200。一個阻值為R=48.4Ω的電阻接在次級線圈上,如圖所示。現使初級線圈接入有效值U1=220V的交變電壓,則變壓器的輸入功率是( )
A.10W B.20W C.250W D. 500W
解析:觀察兩個次級線圈會發現兩個線圈中的電流是相反的,即其產生的感應電動勢的方向相反。對負載電阻來說,其兩端電壓的大小應該是匝數為n2、n3的兩個線圈產生的感應電動勢的差,設差值為U2,則根據理想變壓器的公式,有:
U1/U2=n1/(n2-n3)
代入數據可得:U2=22V
所以,負載電阻消耗的電功率為:P=U22/R=10W;此即為理想變壓器的輸入功率。
正確選項:A
祝同學們進步!