理想变压器空载时原边感应电动势方向的判断
当我在看赵修科老师的磁性元件资料时, 遇到理想变压器原边感应电动势的方向的问题，在各位热心的朋友的帮助下，我终于解除了一直困惑的问题，
因此也想在这里跟大家分享下。
理想模式下，变压器原边加电压ui , 通过原边N1 线圈回路产生电流i1 , 变化的i1 引起N1 线圈中Φ的变化(以i1 增大为例说明)，因为通过N1 线圈中的磁通发生了变化，一定会在N1 线圈两端产生感应电动势，有下面几个问题没
有想明白：
a. 原边产生的感应电动势的方向如何确定呢?
1). N1 线圈感应电动势产生感生电流，感生电流所产生的磁通会阻止外加电压ui 产生的磁通的变化，感生电流产生的磁通的方向与原来的磁通方向相反.
根据右手螺旋定则(拇指指向感生磁通的方向，四指指向感应电动势的正方向)，这样看原边的感应电动势的方向在外加电流i1 增大的条件下，是“上负下正”.
2) . 但是从电感的定义来看，电感总是试图维持线圈包围的磁通不变，所以当原边外加电流i1 增加时，感应电动势的方向与i1 电流方向(关联参考方向)相反，为“上正下负”,与1)设想的结果想反，头大呀?b. 当N1 线圈电阻为零时，原边感应电动势的大小值等于外加输入电压ui
N1 线圈相对于ui 来说是感性负载，当ui 恒压不变时，电压值全部加在N1
线圈两端，但是若ui 不是恒压的会出现什么情况呢?
首先,以判断感应塬边电动势为题来做表达，右手螺旋定理，拇指为磁场方向，四指应为电流方向。
第10章 电磁感应定律 第一节 法拉第电磁感应定律 1．电动势 只有静电场不能维持稳恒电流。（如电容器放电就是在静电场的作用下，电流由大到小到0的衰变过程，不能维持稳恒的电流。） 要维持稳恒的电流，必须有非静电力作功，将其它形式的能量补充给电路，即电源。 在电源内部，非静电力使电荷从负极搬回到正极板。 电动势的定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力F k 所作的功。 把正电荷q 经电源内部由负极移到正极时，非静电力作的功为： k k A F dl + - =?? 电动势为： 1k k A F dl q q ε+- ==?? 例：5号电池的开路电压为1.5伏，充电电池的开路电压为1.2伏，这是由化学特性决定的。 在有电流输出时，电池两端的电压比开路电压低，原因是电源内部有电阻。无内阻的电源称为“理想电源”
2．法拉第定律 精确的实验表明： 导体回路中产生的感应电动势ξ的大小与穿过回路的磁通量 的变化率d Φ/dt 成正比。 d dt εΦ=- 实验1： 磁铁插入线圈中，使线圈中的 磁通量发生变化，从而在线圈 中产生感应电动势。 实验2： 内线圈通、断电的变化产生一个 变化的磁场，在外线圈中便产生 了感应电动势，其中没有任何移 动的部件，这样产生的电动势称 为感生电动势。 3．愣次定律 （解决感应电动势的方向问题） 闭合回路中，感应电流的方向总是使得它自身产生的磁通量反抗引起感应电流的磁通量的变化。或者表述为：感应电流产生的磁
电动势方向 0d dt Φ > d dt Φ < 0d dt Φ> 0d dt Φ < 0d dt Φ > 0d dt Φ < 0d dt Φ > 0d dt Φ < 。 。 。 。 。 。 。 。 。。。。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。。。。 × × × × × × × × ××××× × × × × × × × × ×××××
变压器典型习题解答 1. 变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？ 答：根据1114.44m U E fN φ≈=可知, 1 1 4.44m U fN φ=,因此,一次绕组匝数减少,主磁通m φ将 增加，磁密m m B S φ= ，因S 不变，m B 将随m φ的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导率μ 下降。因为磁阻m l R S μ= ，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律01m m I N R φ=，当线圈匝数减少时，励磁电流增大。 又由于铁心损耗2 1.3 Fe m p B f ∝，所以铁心损耗增加。 励磁阻抗减小，原因如下： 电感20 110100m m m N N i N L i i R R ψ?=== , 激磁电抗2 12m m m N x L f R ωπ==,因为磁阻m R 增大，匝数1N 减少，所以励磁电抗减小。 设减少匝数前后匝数分别为1N 、'1N ，磁通分别为m φ、'm φ，磁密分别为m B 、' m B ， 电流分别为0I 、'0I ，磁阻分别为m R 、'm R ，铁心损耗分别为Fe p ，' Fe p 。根据以上讨论再设，'11(1)m m k k φφ=>，同理，'11(1)m m B k B k =>， '22(1)m m R k R k =>，' 1313(1)N k N k =<， 于是'' ' 1212 00' 1313 m m m m R k k R k k I I N k N k φφ= = =。又由于2 1.3Fe m p B f ∝， 且20(Fe m m p I r r =是 励磁电阻，不是磁阻m R ），所以''2'2'0220Fe m m Fe m m p B I r p B I r ==，即22'2 1212 3m m k k r k k r =，于是，2'2231m m k r k r =，因21k >，31k <，故' m m r r <，显然， 励磁电阻减小。励磁阻抗 m m m z r jx =+，它将随 着m r 和m x 的减小而减小。 2. 有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN ，d 接线，11/220/10.5kV N N U U =，求①变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。 解：①. 一、二次侧额定电压 12220kV,10.5kV N N U U == 一次侧额定电流（线电流）1328.04A N I === 二次侧额定电流（线电流）26873.22A N I === ② ② 由于YN ，d 接线 一次绕组的额定电压 1N U Φ 127.02kV == 一次绕组的额定电流11328.04A N N I I Φ == 二次绕组的额定电压2210.5kV N N U U Φ== 二次绕组的额定电流2N I Φ = 3968.26A ==
变压器知识习题及答案 一、填空题 ? 1、油浸式电力变压器一般是由铁芯、绕组、（）绝缘套管和冷却系统五大部分组成。 2、变压器油起着散热和（）的作用。 3、将连接组别为y , dl 的三相变压器改接为Y, Yno。如果一次侧的额定电电压不变，则二次侧的额定电压为原来的√3倍，其容量不变。 4、变压器空载运行时，由于（）很小，铜损近似为零。 5、变压器空载运行时的主磁通与额定运行时主磁通相同，所以变压压器的空载损耗似等于（）损耗。 6、变压器运行中温度最高的部位是（），温度最低的是变压器油。 7、当变压器负载系数为（）时，其效率最高。 8、变压器绕组损耗分为基本损耗和附加损耗,其中基本损耗耗是（）。 9、一台油浸自冷式变压器，当周围围空气温度为 32℃时，其上层油温为I 60°'C ，则上层油的温升为（）。 10.变压器空载电流的无功分量很大，而（）分量很小，因此变压器空载运行行时的功率因素很低。 11.变压器空载试验的目的是测量（）损耗和空载电流。 12、变压器并列运行的目的是：（）和提高供电可靠性。 13、变压器的相电压变比等于原边、副边绕组的（）之比。 14、变压器过负荷时的声音是（）。 15、变压器呼吸器中的硅胶受潮后，其颜色变为（）。 16、电力变压器的交流耐压试验，是考核变压器的（）绝缘。 17、测定电力变压器的变压比，一般采用的试验仪器是（）。 18、常用的电压互感器在运行时相当于一个空载运行的降压变压器，它的二次电压基本上等于二次（）。 19、电压互感器按其工作原理可分为（）原理和电容分压原理。 20、电流互感器二次侧的额定电流一般为（）安培，电压互感器二次侧的电压一般为（）伏，这样，可使测量仪表标准化。 二、选择题 ? ? ? ? 1、并列运行变压器的变压比不宜超过（）。 A、 2：1 B：3:1 C：4：1 D：5：1 2、变压器轻瓦斯保护正确的说法是（）。 A.作用于跳闸 B、作用于信号 C.作用于信号及跳闸 D.都不对 3、带有瓦斯继电器的变压器，安装时其顶盖沿瓦斯继电器方向的的升高场坡度为（）。 A. 1%~5% B、1%% C. 1%一25% D. 1%-30% 4、配电变压器低压侧中性点应进行工作接地，对于容量为l00kVA及以上其接地电阻应不大于（）。 A. 0. 4Ω B. 10Ω C一8 ΩΩ 5、已知变压器额定容量为s,额定功率库因数0. 8，则其额定有功负载应是（）。 B. 1·25S D. 0. 64S
高中物理学习材料 （灿若寒星**整理制作） 变压器·典型例题解析 【例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端．摇动频率不断增加，则通过它们的电流I R、I C、I L如何改变[ ] A．I R不变、I C增大、I L减小 B．I R增大、I C增大、I L减小 C．I R增大、I C增大、I L不变 D．I R不变、I C增大、I L不变 解答：应选C． 点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比．纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I R＝U/R，所以I R与频率成正比；纯电容电路中，容抗X C＝1/2πfC，I C＝U/X C＝2πfCU，与频率的二次方成正比；纯电感电路中，X L＝2πfL，I L＝U/X L＝U/2πfL，与频率无关． 【例2】图18－17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________V，电流表读数为________A． 解答：由公式U1/U2＝n1/n2，得U1＝U2n1/n2＝216(V)； 因理想变压器的初、次级功率相等， 所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝0.46(A)
即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A． 点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系． 【例3】如图18－18所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法，它们各在什么条件下采用？应怎样选择电容器？ 点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器，乙应是电容较小的电容器． 参考答案 甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流． 【例4】如图18－19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W”、“12V 24W”的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时，通过初级线圈的电流之比． 点拨：关键是初、次级功率始终相等． 参考答案：1∶3． 跟踪反馈 1．如图18－20所示，一平行板电容器与一个灯泡串联，接到交流电源上，灯泡正常发光，下列哪种情况可使灯泡变暗[ ] A．在电容器两极间插入电介质 B．将电容器两板间的距离增大 C．错开电容器两极的正对面积 D．在电容器两极间插入金属板(不碰及极板) 2．关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是[ ] A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的 B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过 C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过 D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大 3．变压器原线圈1400匝，副线圈700匝，并接有电阻R，当变压器工作时原副线圈中 [ ] A．电流频率之比为2∶1
变压器·典型例题解析 【*例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发 电机的输出端．摇动频率不断增加,则通过它们的电流I R、I C、I L如何改变 [ ] A．I R不变、I C增大、I L减小 B．I R增大、I C增大、I L减小 C．I R增大、I C增大、I L不变 D．I R不变、I C增大、I L不变 解答：应选C． 点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的,输出电压与频率 成正比．纯电阻电路中,电阻R与频率无关,I R＝U/R,所以I R与频率成正比；纯电容电路中,容抗X C＝1/2πfC,I C＝U/X C＝2πfCU,与频率的二次方成正比；纯电感电路中,X L＝2πfL,I L＝U/X L＝U/2πfL,与频率无关． 【例2】图18－17为理想变压器,它的初级线圈接在交流电源上,次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1,那么灯泡正常工作时,图中的电压表读数为________V,电流表读数为________A． 解答：由公式U1/U2＝n1/n2,得U1＝U2n1/n2＝216(V)； 因理想变压器的初、次级功率相等, 所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝0.46(A) 即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A． 点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系． 【例3】如图18－18所示,甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法,它们各在什么条件下采用？应怎样选择电容器？
点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器,乙应是电容较小的电容器． 参考答案 甲是电容较大的电容器通交流,阻直流、乙是电容较小的电容器通直流,去掉交流． 【例4】如图18－19所示,理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W”、“12V 24W”的灯泡,且都正常发光,求当开关断开和闭合时,通过初级线圈的电流之比． 点拨：关键是初、次级功率始终相等． 参考答案：1∶3． 跟踪反馈 1．如图18－20所示,一平行板电容器与一个灯泡串联,接到交流电源上,灯泡正常发光,下列哪种情况可使灯泡变暗 [ ] A．在电容器两极间插入电介质 B．将电容器两板间的距离增大 C．错开电容器两极的正对面积 D．在电容器两极间插入金属板(不碰及极板) 2．关于电子电路中的扼流圈,下列说法正确的是 [ ]
练 习 四 稳恒电流的磁场、电磁感应定律 一、填空题 1． 如图所示，均匀磁场的磁感应强度为B =0.2T ，方向沿x 轴正方向，则通过 abod 面的磁通量为___0.024Wb ______，通过befo 面的磁通量为____0______， 通过aefd 面的磁通量为___0.024Wb ____。 2. 如图所示，两根无限长载流直导线相互平行，通过的电流分别为I 1和I 2。则 =??1 L l d B _____)(120I I -μ_______，=??2 L l d B _____)(120I I +μ_____。 3. 试写出下列两种情况的平面内的载流均匀导线在给定点P 处所产生的磁感强度的大小. (1) B = 08I R μ ； (2) B = 0 。 4． 感应电场是由 变化的磁场 产生的，它的电场线是 闭合曲线 。 5. 如图所示，一段长度为l 的直导线MN ，水平放置在载电流为I 的竖直长导线旁与竖直导线共面，并从静止由图示位置自由下落，则t 秒末导线两端的电势差 M N U U -________0ln 2Ig a l t a μπ+- ______________． 二、选择题 1. 一载有电流I 的细导线分别均匀密绕在半径为R 和r 的长直圆筒上形成两个螺线管（R=2r ），两螺线管 单位长度上的匝数相等。两螺线管中的磁感应强度大小BR 和Br 应满足：( B) （A ）BR=2Br （B ）BR=Br （C ）2BR=Br （D ）BR=4Br 2． 磁场的高斯定理??=?0S d B 说明了下面的哪些叙述是正确的？ （ A ） a 穿入闭合曲面的磁感应线条数必然等于穿出的磁感应线条数； b 穿入闭合曲面的磁感应线条数不等于穿出的磁感应线条数； c 一根磁感应线可以终止在闭合曲面内； 301
1、如图,当滑动变阻器滑动触头p逐渐向上移动时,接在理想变压器两端的四个理想电表示数（） A．V1不变、V2不变、A1变大、A2变大 B．V1不变、V2不变、A1变小、A2变小 C．V1变大、V2变大、A1变小、A2变小 D．V1变小、V2变小、A1变大、A2变大 2、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则（） A．电压表的示数为 B．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A2的示数变小 C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A1的示数变大 D．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，理想变压器的输入功率变小 3、某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示规 律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是( ) A．输出电压的最大值为36V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz 4、如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L1和L2。导线的等效电阻为R。现将原来断开的开关S闭合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确的是（） A．副线圈两端的电压不变 B．通过灯泡L1的电流增大 C．原线圈中的电流减小 D．变压器的输入功率减小 5、生活中处处用电，而我们需要的电都是通过变压器进行转换的，为了测一个已知额定电压为100V的灯泡的额定功率，如图，理想变压器的原、副线圈分别接有理想电流表A和灯泡L，滑动变阻器的电阻值范围时0－100Ω不考虑温度对灯泡电阻的影响，原、副线圈的匝数比为2:1，交流电源的电压为U0＝440V，适当调节滑动变阻器的触片位置，当灯泡在额定电压下正常工作时，测得电流表A的示数为1.2A，则（） A.灯泡的额定功率为40W B.灯泡的额定电流为2.4A C.滑动变阻器上部分接入的电阻值为50Ω D.滑动变阻器消耗的电功率为240W 6、如图7，有一理想变压器，原副线圈的匝数比为n，原线圈接正弦交流电，输出端接有一个交流电压表和一个电动机。电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电压表读数为U，电动机带动一重物匀速上升。下列判断正确的是（） A、电动机两端电压为 B、电动机消耗的功率为U2/R C、电动机的输出功率为nUI-（nI）2R D、变压器的输入功率为UI/n 7、理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈上加u=400sin100πt (v)的交变电压，则在副线圈两端 （） A、用交变电压表测得电压为100 v Ｂ、用交变电压表测得电压为100 v Ｃ、交变电流的周期为0.02s D、频率为100π hz 8、如图8所示，T为理想变压器，副线圈回路中的输电线ab和cd的电阻不可忽略， 其余输电线电阻可不计，则当电键S闭合时 ( ) A．交流电压表V1和V2的示数一定都变小 B．交流电压表只有V2的示数变小 C．交流电流表A1、A2和A3的示数一定都变大 D．只有A1的示数变大
变压器 1.A对于理想变压器，下列说法中正确的是（） A.原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大 B.原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大 C.原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化 D.当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零 2.A如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比n1：n2=4：1，当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动时，电流表A1的示数12mA，则电流表A2的示数为（） A.3mA B.0 C.48mA D.与负载R的值有关 3.A如图所示，一个理想变压器，初、次级线圈匝数比为10：1，把初级线圈接入 U=2202sin100πtV的交流电源，那么 A.用交流电压表测量次级输出电压为2202V B.次级交流电的频率为100Hz C.次级接入R=22欧的电阻，则初级线圈的电流为1A D.次级接入，R=22欧的负载，则变压器的输入功率为22W 4.A将输入为220V，输出为6V的变压器，改绕成输出为30V的变压器.若副线圈 原来的匝数为30匝，原线圈匝数不变，则副线圈应增加的匝数是（） A.150匝 B.120匝 C.130匝 D.144匝 5.B如图所示，在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间臂，已知线圈1、2的匝数比n1：n2=2：1，在不接负载的情况下（） A.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V B.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V C.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V D.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V 6.B使用理想变压器给总电阻为R的电路供电，变压器输入电压保持一定时，下列各项措施中，可以使变压器的输入功率一定增加的是（） A.副线圈匝数和负载R不变，增加变压器原线圈匝数 B.原线圈匝数和负载R不变，增加变压器副线圈匝数 C.原、副线圈匝数不变，增加负载R的阻值 D.增加负载R的阻值和原线圈匝数，副线圈匝数减少 7.B如上图所示的含有变压器的交流电路中，A1、A2都是交流电流表，在开关S从闭合到断开的过程中，A1、A2电流表的读数I1和I2的变化情况是（） A.I1变大，I2变小 B.I1变小，I2变大 C.I1、I2都变小 D.I1、I2都变大
经典变压器习题
经典变压器习题 1、如图所示,当滑动变阻器滑动触头p逐渐向上移动时,接在理想变压器两端的四个理想电表示 数（） A．V1不变、V2不变、A1变大、A2变大 B．V1不变、V2不变、A1变小、A2变小 C．V1变大、V2变大、A1变小、A2变小 D．V1变小、V2变小、A1变大、A2变大 2、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为 理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为， 则（）A．电压表的示数为 B．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A2的示数变小 C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A1的示数变大 D．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，理想变压器的输入功率变小 3、图中为一理想变压器，原副线圈的总匝数比为1：2，其原线圈与一电压有效值恒为220V的交流电源相连，P 为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈缓慢匀速上滑，直至“220V60W”的白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．U1表示副线圈两端的总电压，U2表示灯泡两端的电压，用I1表示流过副线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，（这里的电流、电压均指有效值）．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的 变化趋势的是 4、为探究理想变 压器原、副线圈电 压、电流的关系， 将原线圈接到电压 有效值不变的正弦 交流电源上，副线 圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后（）
A．A1示数不变，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 5、某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是( ) A．输出电压的最大值为36V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz 6、如图所示，有一台交流发电机，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和. 设的输入电压一定， 当用户消耗的电（） A．减小，变大 B．不变，变小 C．变小，变小 D．变大，变大 7、在如图的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（） A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示，一半径a ＝0.10m ，电阻R ＝1.0×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中，磁场方向与 回路面积的法向之间的夹角为π/3，若磁场变化的规律为 T 10)583()(4 2-?++=t t t B 求：（1）t ＝2s 时回路的感应电动势和感应电流； （2）最初2s 通过回路截面的电量。 解：（1）θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ，V 102.35 -?-=i ε，A 10210 0.1102.323 5---?-=??-==R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 （2）422 123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示，两个具有相同轴线的导线回路，其平面相互平行。大回路中有电流I ，小的回路在大 的回路上面距离x 处，x >>R ，即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化，（1）试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系；（2）当x ＝NR （N 为一正数），求小回路的感应电动势大小；（3）若v ＞0，确定小回路中感应电流方向。 解：（1）大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02232 2()IR B R x μ= +，方向竖直向上。 R x >>时，2 03 2IR B x μ= ，22 2 03 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= （2）224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=，x NR =时，2024 32i Ir v R N πμε= （3）由楞次定律可知，小线圈中感应电流方向与I 相同。 动生电动势 10-3 一半径为R 的半圆形导线置于磁感应强度为B 的均匀磁场中，该导线以 速度v 沿水平方向向右平动，如图10-3所示，分别采用（1）法拉第电磁感应定律和（2）动生电动势公式求半圆导线中的电动势大小，哪一端电势高？ 解：（1）假想半圆导线在宽为2R 的U 型导轨上滑动，设顺时针方向为回路方向， 在x 处 2 1(2)2m Rx R B π=+Φ，∴22m d dx RB RBv dt dt εΦ=-=-=- 由于静止U 型导轨上电动势为零，所以半圈导线上电动势为 2RBv ε=- 负号表示电动势方向为逆时针，即上端电势高。 图10-2
第1 页共4 页 一、选择题。（20分） 1、变压器油在变压器内主要起（A ）作用。 A、冷却和绝缘 B、消弧 C、润滑 D、填补 2、电流互感器铁心内的交变主磁道是由（ C ）产生的。 A、一次绕组两端的电压 B、二次绕组内通过的电流 C、一次绕组内通过的电流 D、二次绕组的端电压 3、变压器铭牌上的额定容量是指（ C ）。 A、有功功率 B、无功功率 C、视在功率 D、平均功率 4、油浸电力变压器的呼吸器硅胶的潮解不应超过（ A ）。 A、1/2 B、1/3 C、1/4 D、1/5 5、变压器铁心采用相互绝缘的薄硅钢片制造，其主要目的是为了降低 （ C ）。 A、铜耗 B、杂散损耗 C、涡流损耗 D、磁滞损耗 6、规程规定运行中的风冷油浸电力变压器的上层油温不得超过（ B ）℃。 A、105℃ B、85 ℃ C、75℃ D、45℃ 7、有载分接开关中，过渡电阻的作用是（ C ）。 A、限制分关间的过电压 B、熄弧 C、限制切换过程中的循环电流 D、限制切换过程中的负载电流 8、油浸电力变压器的气体保护装置轻气体信号动作，取气体分析，结果是无色 无味、不可燃，色谱分析为空气，这时变压器（ B ）。 A、必须停止 B、可以继续运行 C、不许投入运行 D、要马上检修 9、变压器二次侧突然短路时，短路电流大约是额定电流的（D ）倍。 A、1—3 B、4—6 C、6—7 D、10—25 10、变压器运行会有“嗡嗡”的响声，主要是（ D ）产生的。 A、整流、电炉等负荷 B、零、附件震动 C、绕组振动 D、铁心片的磁致伸缩 11、在相对湿度不大于75%时，油浸变压器吊芯检查时间不得超过（ B ） h. A、8 B、12 C、15 D、16 12、变压器套管是引线与（ C ）间的绝缘。 A、高压绕组 B、低压绕组 C、油箱 D、铁芯 13、运行中电压互感器二次侧不允许短路，电流互感器不允许（B ） A、短路 B、开路 C、短接 D、串联 14、变压器铁芯应在（B ）的情况下运行。 A、不接地 B、一点接地 C、两点接地 D、多点接地 15、变压器正常运行时的声音是（ B ） A、断断续续的嗡嗡声 B、连续均匀的嗡嗡声 C、时大时小的嗡嗡声 D、无规律的嗡嗡声 16、DW型无激磁分接开关的动、定触头之间，应保持的接触压力为（ B ） A、0.5—1.5Kg B、2—5Kg C、9—11Kg D、7—8Kg 17、变压器运行时，温度最高的部位是（ A ）
龙文教育学科教师辅导讲义 数 （ ） A ．V 1不变、V 2不变、A 1变大、A 2变大 B ．V 1不变、V 2不变、A 1变小、A 2变小 C ．V 1变大、V 2变大、A 1变小、A 2变小 D ．V 1变小、V 2变小、A 1变大、A 2变大 2、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 ， 则 （ ）A ．电压表的示数为 B ．在滑动变阻器触头P 向上移动的过程中，电流表A 2的示数变小 C ．在滑动变阻器触头P 向上移动的过程中，电流表A 1的示数变大 D ．在滑动变阻器触头P 向上移动的过程中，理想变压器的输入功率变小 3、图中为一理想变压器，原副线圈的总匝数比为1：2，其原线圈与一电压有效值恒为220V 的交流电源相连，P 为滑动头．现令P 从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈缓慢匀速上滑，直至“220V60W ”的白炽灯L 两端的电压等于其额定电压为止．U 1表示副线圈两端的总电压，U 2表示灯泡两端的电压，用I 1表示流过副线圈的电流，I 2表示流过灯泡的电流，（这里的电流、电压均指有效值）．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是
4、为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后（） A．A1示数不变，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 5、某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是( ) A．输出电压的最大值为36V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz 6、如图所示，有一台交流发电机，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总 电阻为的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和. 设的输入电压一定， 当用户消耗的电（） A．减小，变大 B．不变，变小 C．变小，变小 D．变大，变大 7、在如图的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（） A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大
（P62习题2-2-1）一发电机、变压器组的高压侧断路器处于断开状态，发电机空载运行，其端电压为额定电压。试计算变压器高压侧突然断路后短路电流交流分量初始值I"m 。 13 (%)Us ,kV 8.13/V 240MW,220k S 20 .0"x ,32.0'x ,92.0x ,9.0cos ,kV 13.8U MW,200S N d d d N N N ======?==变压器：发电机： （P26例2-1、P62习题2-3-1）一台额定功率为300MW 的汽轮发电机，额定电压为18kV ，额定功率因数0.85。有关电抗标幺值为x d =x q =2.26,x d '=0.269,x d "=x q "=0.167。 （1）试计算发电机在端电压为额定电压的空载情况下，端口突然三相短路后短路电流交流分量初始幅值I"m 及I'm 。 （2）若发电机在短路前处于额定运行状态，试求： ①分别用E"、E'和E'q 计算短路电流交流分量I"、I'和I'd 。 ②计算稳态短路电流I ∞。 ) kA (5.5932.1172.32'I ),kA (9.9532.1199.52I"'I "I A k 2.3115 .80183300 I 72.3269 .01 'x 1'I ,99.5167.01" x 1"I 'I "I ,1U E 1m m m m B d d N 0q =??==??==??====== ===的有名值为和因此） （额定电流电流基准值即发电机的的标幺值为和）已知解：（
。 及短路时的）计算母线（的电压 、线路上的电流以及母线、和、送出的、三相短路后瞬时的）试计算母线（，电抗同 ，长线路：三条线路完全相，变压器：，发电机： I I 22213-23-1I""I G31G ,"I 31km /4.40km 505 .10(%)U ,115/10.5kV 120MVA T 3-T 10.183 x"0.86,cos 10.5kV,100MW G3-G1" G 1,2,3"f G 21G f S d N Ω===? （P28例2-2）已知一台同步发电机运行在额定电压和额定电流的情况下，85.0cos =?。若发电机为隐极机，x d =1.0,；若发电机为凸极机，x d =1.0，x q =0.65。试分别计算它们的空载电动势E q 以及电流的直轴和交轴分量I d 、I q 。 ) 3.22(73.1E 1.73,0.65)-(10.811.45E 0.58 )32cos(22.31I 0.81,)32sin(22.31I .322).322(5.41320.65j 1I jx U E 0.48)32cos(291I 0.87,)32sin(291I )29(75.15.80j 3.5132j 1I jx U q E 3211010q q 00q 00d 0 00q Q 00q 00d 00d 00 ∠==?+==+?==+?==δ∠=-∠?+=+==+?==+?=∠=+=-∠+=+=-∠=?-∠∠? ? ? ? ? ? ? ，）（对于凸极机，有）（对于隐极机，有）。（）（，则发电机电流为令发电机端电压为子电阻） 解：（以下计算忽略定 （P68例3-2、P85习题3-1-1）图示一环形（或称网形）网络，已知各元件参数为： ? ????各待求量的值的计算结果叠加，得到、 、将的故障分量、计算短路后各待求量待求量的正常分量值 行状况以确定电压和各、分析计算短路前的运等 值电路图、作出系统在短路前的主要步骤计算的四个用叠加原理）解：（3243211
高中物理：变压器练习题 1.如图所示四个电路,能够实现升压的是( ) 【解析】选D。变压器只能对交变电流变压,不能对直流电变压,故A、B错误。由于电压与线圈匝数成正比,所以D项能实现升压。 2.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( ) A.U=66V,k= B. U=22V,k= C.U=66V,k= D.U=22V,k= 【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析： (1)掌握变压器的功率、电压、电流关系。 (2)根据变压器的匝数比推出原、副线圈的电流比,求得k值。 (3)根据变压器的电压关系和电路的特点求得电压。 【解析】选A。由于变压器的匝数比为3∶1,可得原、副线圈的电流比为1∶3,根据 P=I2R可知原、副线圈中电阻R的功率之比k=,由=,其中U 2=U,则U 1 =3U,结合原、 副线圈的电流比为1∶3,可得原线圈中电阻R上的电压为,所以有3U+=220V,得
U=66V,故选项A正确。 【补偿训练】如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压—时间图 像。原、副线圈匝数比n 1∶n 2 =10∶1,串联在原线圈电路中的交流电流表的示数为1A, 则( ) A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为311 V B.变压器输出端所接电压表的示数为22V C.变压器输出端交变电流的频率为50 Hz D.变压器的输出功率为220W 【解析】选C。变压器原线圈所接交流电压的有效值为U 1 =V=220 V,选项A错误； 变压器输出端所接电压表的示数为U 2=U 1 =×220V=22 V,选项B错误；变压器输 出端交变电流的频率为f=Hz=50 Hz,选项C正确；变压器的输出功率等于输入功 率,P=U 1I 1 =220×1W=220 W,选项D错误。故选C。 3.(多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是( )
经典变压器习题 1、如图所示,当滑动变阻器滑动触头p逐渐向上移动时,接在理想变压器两端的四个理想电表示 数 （） A．V1不变、V2不变、A1变大、A2变大 B．V1不变、V2不变、A1变小、A2变小 C．V1变大、V2变大、A1变小、A2变小 D．V1变小、V2变小、A1变大、A2变大 2、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，电压表和电流表均为 理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为， 则（）A．电压表的示数为 B．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A2的示数变小 C．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电流表A1的示数变大 D．在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，理想变压器的输入功率变小 3、图中为一理想变压器，原副线圈的总匝数比为1：2，其原线圈与一电压有效值恒为220V的交流电源相连，P 为滑动头．现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈缓慢匀速上滑，直至“220V60W”的白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止．U1表示副线圈两端的总电压，U2表示灯泡两端的电压，用I1表示流过副线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，（这里的电流、电压均指有效值）．下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是
4、为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后（） A．A1示数不变，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 5、某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是( ) A．输出电压的最大值为36V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz 6、如图所示，有一台交流发电机，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和；的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和. 设的输入电压一定， 当用户消耗的电（） A．减小，变大 B．不变，变小 C．变小，变小 D．变大，变大 7、在如图的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（） A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
练 习 六 静电场 一、填空题 1． 如图所示，均匀磁场的磁感应强度为B =0.2T ，方向沿x 轴正方向，则通过 abod 面的磁通量为___0.024Wb ______，通过befo 面的磁通量为____0______， 通过aefd 面的磁通量为___0.024Wb ____。 2. 如图所示，两根无限长载流直导线相互平行，通过的电流分别为I 1和I 2。则 =??1 L l d B _____)(120I I -μ_______，=??2 L l d B _____)(120I I +μ_____。 3. 试写出下列两种情况的平面内的载流均匀导线在给定点P 处所产生的磁感强度的大小. (1) B = 08I R μ ； (2) B = 0 。 4． 感应电场是由 变化的磁场 产生的，它的电场线是 闭合曲线 。 5. 如图所示，一段长度为l 的直导线MN ，水平放置在载电流为I 的竖直长导线旁与竖直导线共面，并从静止由图示位置自由下落，则t 秒末导线两端的电势差 M N U U -________0ln 2Ig a l t a μπ+- ______________． 二、选择题 1. 一载有电流I 的细导线分别均匀密绕在半径为R 和r 的长直圆筒上形成两个螺线管（R=2r ），两螺线管 单位长度上的匝数相等。两螺线管中的磁感应强度大小BR 和Br 应满足：( B) （A ）BR=2Br （B ）BR=Br （C ）2BR=Br （D ）BR=4Br 2． 磁场的高斯定理 ??=?0S d B 说明了下面的哪些叙述是正确的？ （ A ） a 穿入闭合曲面的磁感应线条数必然等于穿出的磁感应线条数； b 穿入闭合曲面的磁感应线条数不等于穿出的磁感应线条数； c 一根磁感应线可以终止在闭合曲面内； d 一根磁感应线可以完全处于闭合曲面内。 301
1.Eddy current proximity switch may detect the proximity of ___________. A. human body B. water C. metal component D. plastic component 电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出____________的靠近程度。 A．人体B．水C．金属零件D．塑料零件 2.When eddy current coil approaches the metal board, the equivalent inductance L of the coil __________, the frequency of the FM converting circuit f _______________. A. keeps constant B. increases C. decreases 当电涡流线圈靠近金属板材后，线圈的等效电感L__________，调频转换电路的输出频率f_______________。 A．不变B．增大C．减小 3. To measure the rotate speed of a gear whose no. of teeth z=60, the measured frequency f=400Hz, the rotate speed of the gear n=______ r/min. 用电涡流传感器测量齿数z=60的齿轮的转速，测得f=400Hz，则该齿轮的转速n=______ r/min。 4.In the interspace between two parallel plates, inserting _________ could obtain the maximal capacity. A. plastic film B. dry paper C. wet paper D. glass slice 在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入________，可测得的最大的电容量。 A．塑料薄膜B．干的纸C．湿的纸D．玻璃薄片 5.In the FM measurement circuit of capacity sensor, ___________. A. the capacity and the inductance are variables B. the capacity is variable, the inductance is constant C. the capacity is constant, the inductance is variable D. the capacity and the inductance are constants 在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中__________。 A．电容和电感均为变量B．电容是变量，电感量保持不变 C．电容保持常数，电感为变量D．电容和电感均保持不变 6.The supplemental inflatable restraint system (SRS) in automobile uses ________ to measure the bump. A. gas sensor B. humidity sensor C. variable differential transformer sensor D. capacity accelerator sensor 轿车的保护气囊可用_________来测量。 A．气敏传感器B．湿敏传感器C．差动变压器D．电容式加速度传感器 7.In the measurement circuit to measure the light, the photosensitive diodes are _______ biased connected while the photocells are usually _______ biased connected. A. forward B. backward C. none 光敏二极管在测光电路应处于________偏置状态，而光电池通常处于_______偏置状态。 A．正向B．反向C．零