Question

交流發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO’勻速轉(zhuǎn)動．一小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S=0.05m²，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應強度B=

2

π

T．為用此發(fā)電機所發(fā)出交流電帶動兩個標有“220V  11kW”的電機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電機之間接一個理想變壓器，電路如圖．求：
（1）發(fā)電機的輸出電壓為多少？
（2）變壓器原副線圈的匝數(shù)比為多少？
（3）與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為多少？

Answer 1

分析：理想變壓器的工作原理是原線圈輸入變化的電流時，導致副線圈的磁通量發(fā)生變化，從而導致副線圈中產(chǎn)生感應電動勢．而副線圈中的感應電流的變化，又導致在原線圈中產(chǎn)生感應電動勢．變壓器的電流比與電壓比均是有效值，電表測量值也是有效值．

解答：解：（1）線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢最大值為：Em=NBSω=1100

2

V 
由于線圈內(nèi)阻不計，則輸出電壓就等于電動勢，
得輸出電壓的有效值為U₁=

Em

2

=1100 V  
（2）由于電動機的額定電壓為220V，所以變壓器的匝數(shù)比由變壓器的電壓關系得：

U1

U2

=

n1

n2

              得

n1

n2

=

5

1

（3）根據(jù)P_入=P_出=2.2×10⁴W 
  再根據(jù)P_入=U₁ I₁
  解得 I₁=

22000

1100

A=20A
答：（1）發(fā)電機的輸出電壓為1100V；
（2）變壓器原副線圈的匝數(shù)比為5：1；
（3）與變壓器原線圈串聯(lián)的交流電流表的示數(shù)為20A．

點評：理想變壓器是理想化模型，一是不計線圈內(nèi)阻；二是沒有出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象．同時當電路中有變壓器時，只要將變壓器的有效值求出，則就相當于一個新的恒定電源，其值就是剛才的有效值．