变压器是高考常考知识点之一,若是常规变压器问题,只要考生明白变压器公式的来龙去脉、会用变压器的相关公式就能解决问题。但对于“异形变压器”问题,则要求考生不但要理解理想变压器相关公式的来源,还要求考生知道并能灵活应用物理方法。例如:
例题:如图所示的理想变压器中,原线圈的匝数为220匝,a、b间通有有效值为220V的正弦交流电,左右两个对称的副线圈的匝数均为60匝,则cd、ef输出电压的有效值为( )
A. cd为60V,ef为30V
B. cd、ef均为60V
C. cd、ef均为30V
D. cd为30V,ef为60V
解析:观察该“异形变压器”不难发现,由于其左、右两个副线圈关于原线圈对称,所以,原线圈的交变磁通将均分在左、右两个副线圈中,然后构成闭合“磁路”。因此,cd、ef的输出电压相等。设U1=220V,cd、ef的输出电压为U2,则根据:
可得:U2=30V
所以正确选项是C。
通过上述解析可知,解决此类“异形变压器”问题的关键在于理解变压器公式的由来,同时,会灵活应用物理方法——对称,这是解决问题的关键所在。学会了方法,下面这道题也就迎刃而解了。
例题:如图所示是某理想变压器对称铁芯的示意图。已知原线圈ab两端输入的交流电压的有效值为为U1=380V,原线圈的匝数n1=38匝,副线圈匝数n2=8匝,则副线圈cd输出电压的有效值为( )
A. 80V B. 40V C. 20V D.10V
参考答案:B
考生可以自行解决该题,巩固前述例题中的方法。我们再看一道题“异形变压器”的“范例”。
例题:如图所示,在铁芯上部和下部分别绕有匝数为n1=800匝和n2=200匝的两个线圈。上部线圈两端与u=51sinωt(V)的交流电源相连,将下部线圈两端接交流电压表,则电压表的读数可能是( )
A. 2.0V B. 9.0V C. 18.0V D. 144.3V
解析:按照一般思路,此题解析过程如下:
似乎本题应该选择B选项。
上述结论是错误的,原因在于上述解析过程中是应用了理想变压器的计算公式,而题目所给“铁芯”构不成闭合“磁路”——非理想变压器,也就是说在“副线圈”中存在“露磁”现象,实际输出电压值要小于理论计算值。因此,本题正确选项应该是A。
课本上的公式是由理想模型得出的,而实际问题是千变万化的,怎样应用理想模型解决实际问题,需要考生在充分理解公式由来的基础上,做到具体问题具体分析。总而言之,理想模型与实际问题之间既有联系也有区别,明白这一点,你就不会死记硬背去套用公式了。