变压器线圈的绕线问题一直使学生感到头疼,问题的根源还在于学生没有形成解决问题时的分析意识,一看到复杂的线圈组合就开始懵圈。其实,只要根据线圈中的电流方向是否一致或是相反,即可判断出线圈的连接方式。比如:
例题:如图所示,一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈ab和cd(匝数都为n1)、ef和gh(匝数都为n2)组成。用I1和U1表示输入电流和电压,用I2和U2表示输出电流和电压。则在下列四种连接方法中,符合U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1的是()
A.a与c相连,b与d相连作为输入端;e与g相连、f与h相连作为输出端
B.a与c相连,b与d相连作为输入端;f与g相连、以e、h为输出端
C.b与c相连,以a与d为输入端;f与g相连,以e、h为输出端
D.b与c相连,以a、d为输入端;e与g相连、f与h相连为输出端
解析:
A.a与c相连,b与d相连作为输入端;——此种连接方式是双线绕法、并联,相当于原线圈变粗了,匝数仍为n1。e与g相连、f与h相连作为输出端——也是双线绕法,相当于副线圈变粗了,匝数为n2;满足题设条件:U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1。A选项正确。
B.a与c相连,b与d相连作为输入端;——双线绕法,相当于原线圈变粗,匝数n1。f与g相连、以e、h为输出端——两线圈串联,匝数为2n2,不满足题设条件。B选项错误。
C.b与c相连,以a与d为输入端;——两线圈串联且正接,相当于匝数为2n1。f与g相连,以e、h为输出端——两线圈串联并且是正接,相当于匝数2n2,如图所示。满足题设条件:U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1。C选项正确。
D.b与c相连,以a、d为输入端;——两线圈串联且正接,相当于匝数为2n1。e与g相连、f与h相连为输出端——双线绕法,相当于副线圈变粗,匝数为n2。不满足题设条件:U1/U2=n1/n2、I1/I2=n2/n1。D选项错误。
答案:AC
通过上述解析不难发现,分析线圈的连接包括应用等效法进行等效是第一性的,其次还要注意感应电动势(感应电流)的方向是否相同或是相反。只有这样,才能进一步判断电压、电流是否满足题设条件。学会这一点,也无所谓难易了。上述例题只是定性判断,我们再看一道定量计算的题:
例题:一理想变压器的初级线圈匝数n1=,两个次级线圈的匝数分别为n2=、n3=。一个阻值为R=48.4Ω的电阻接在次级线圈上,如图所示。现使初级线圈接入有效值U1=V的交变电压,则变压器的输入功率是()
A.10WB.20WC.WD.W
解析:观察两个次级线圈会发现两个线圈中的电流是相反的,即其产生的感应电动势的方向相反。对负载电阻来说,其两端电压的大小应该是匝数为n2、n3的两个线圈产生的感应电动势的差,设差值为U2,则根据理想变压器的公式,有:
U1/U2=n1/(n2-n3)
代入数据可得:U2=22V
所以,负载电阻消耗的电功率为:P=U22/R=10W;此即为理想变压器的输入功率。
正确选项:A
祝同学们进步!