单选题
344、变压器一、二次侧电压有效值之比可以近似地认为等于( )之比。
A
一、二次侧电流最大值;
B
一、二次侧感应电势最大值;
C
一、二次侧感应电势有效值;
D
一、二次侧电流有效值
答案解析
正确答案:C
解析:
本题考查变压器的基本工作原理,特别是电压变换关系的核心依据。
题干:变压器一、二次侧电压有效值之比可以近似地认为等于( )之比。
正确答案:C(一、二次侧感应电势有效值)
解析如下:
根据变压器理想化模型(忽略绕组电阻、漏磁通和铁芯损耗),一次绕组和二次绕组均交链同一主磁通Φ(t),由法拉第电磁感应定律可知,各绕组的感应电动势瞬时值为:
e₁(t) = −N₁ dΦ/dt,
e₂(t) = −N₂ dΦ/dt,
其中N₁、N₂分别为一、二次绕组匝数。
因此,感应电动势的瞬时值之比为:
e₁(t)/e₂(t) = N₁/N₂(恒定,与时间无关)。
由于e₁(t)和e₂(t)均为同频率正弦量(设主磁通Φ(t) = Φₘ sinωt),其波形为余弦函数,故其最大值之比、有效值之比、瞬时值之比均等于匝数比N₁/N₂。
即:
E₁ₘ/E₂ₘ = E₁/E₂ = N₁/N₂,
其中E₁、E₂分别表示一、二次侧感应电势的有效值。
在空载或轻载近似条件下,一次侧端电压U₁ ≈ E₁,二次侧端电压U₂ ≈ E₂(因内阻压降小,可忽略),故有:
U₁/U₂ ≈ E₁/E₂ = N₁/N₂。
因此,题干中“一、二次侧电压有效值之比可以近似地认为等于……之比”,其理论本质对应的是“一、二次侧感应电势有效值之比”。
选项分析:
A:一、二次侧电流最大值之比 —— 错误。电流比近似为匝数比的倒数(I₁/I₂ ≈ N₂/N₁),且最大值之比与有效值之比数值相同,但该比值不等于电压比,而是其倒数(忽略损耗时)。
B:一、二次侧感应电势最大值之比 —— 虽然数值上等于E₁/E₂(因正弦量最大值与有效值成固定比例√2),但题目明确问“电压有效值之比”所对应的物理量之比,其直接、规范的理论依据是感应电势的有效值之比。最大值之比虽数值相等,但不是标准表述依据;且在非正弦或一般工程分析中,有效值才是表征能量和电压测量的标准量,故B非最准确选项。
C:一、二次侧感应电势有效值之比 —— 正确。这是变压器电压变换关系的严格理论基础,符合电磁感应定律和正弦稳态分析惯例,且与端电压有效值在近似条件下相等。
D:一、二次侧电流有效值之比 —— 错误。该比值近似为匝数比的倒数,与电压比互为倒数关系。
核心知识点总结:
1. 变压器电压变换的本质源于电磁感应:感应电势与匝数成正比;
2. 感应电势为交变量,其有效值E = 4.44 f N Φₘ(经典公式),故E ∝ N;
3. 实际运行中,端电压U ≈ E(忽略阻抗压降),因此U₁/U₂ ≈ E₁/E₂ ≈ N₁/N₂;
4. 该关系成立的前提是主磁通相同、忽略漏抗与损耗的近似条件,适用于一般工程计算。
综上,正确答案为C。
题目纠错
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