收到高中物理老师邮件，关于变压器的问题，不好描述
本帖最后由 LCRPN 于 2015-5-21 17:17 编辑刚看到这个题目，感觉像都不用想，D肯定是正确的！
有没有人敢做个实验验证一下？
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刚做了个实验，令我大跌眼镜！等下公布实验详情，大家先猜一下。
我现在在想该怎么解释。
「结果已经发布，在2楼」 本帖最后由 LCRPN 于 2015-5-21 17:13 编辑
发布结果啦——
以下是我刚刚的实验结果。实验用到的变压器参数，输入220AC，输出30V带中心抽头，负载电阻阻值50欧。
黄色是输入电流波形，蓝色是输出电压波形：
1.1 变压器非理想，空载输入电流47.4mA，
1.2 输出半波整流接负载，输入电流106.5mA。
1.3 输出直接接负载，输入电流105.8mA。
在以上三种情况下同时测输入电压波形。为了测输入电压波形，我搬来了逆变器~~~
黄色是输入电流波形，蓝色是输入电压波形：
开路
半波带载
全波带载
有没有颠覆你的世界观！不信的自己测。
我的初步解释是，当输出从半波带载变为全波带载时，输入电流在电流表的指示下没有变化，这是因为交流电流表只能测视在电流，交流电的输出功率并不正比于视在电流。两种情况下视在电流虽然一样，但是电流和电压的相角是不一样的，功率因素是不一样的。因此在两种情况下，负载的耗散功率是1:2的关系，输入有用功功率也是1:2的关系，虽然它们的视在电流一样。
大家可以都分析分析。注意我的表笔接法，电流和电压是反向的，算有用功要反过来乘。
要是真这么简单，也不会“在物理学界展开热烈的讨论”了。
用仿真软件仿真就好了 感觉B正确 答案是B吧 这题的答案不是B吗 ? 一般高中的题都是多选的吧 本帖最后由 ggddll 于 2015-5-21 17:07 编辑
占位， 没有设备，纯理论研究。
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D正确，个人认为。
下面的百度文库谁能下载贴出来，个人认为这个老师观点是错误的。
http://wenku.baidu.com/link?url=nWKH2zPNBh_hOlWko1tymX0yO0o2BJZNDQ27j-Z5v5YlnbWyCnCoka-dEMUswxKp9M32ZNQrF5whpRUeZyiiH0EiYK9BnMQ-c8lyB7BhAzm
D是错的 D选项，读数不变吧 仔细思考D还是有那么一点争议的
仿真一下或许就有答案 本帖最后由 steaven2000 于 2015-5-21 16:52 编辑
zengyi703 发表于 2015-5-21 16:42
D选项，读数不变吧
怎么可能会不变呢？功率守恒，去掉二极管之后，电阻消耗的功率变成是原来的2倍，这样原边U不变的情况下I应该是原来的2倍啊。
再仔细点分析的话，假设电压频率50Hz，电表A若显示的是50Hz的有效值，则去掉二极管之前正半波为I，负半周为0；去掉之后正负半波显示都是I
仿真的结果 感觉D答案是对的！ 这不就是半波整流吗 BD是对的，AC是错的，高中物理基本上都是满分的过。
要问问什么不？ 能量守恒，有二极管时，正弦波正半周期做功，全部转换成负载电阻上的热量；
二极管短接时，正负半周期都做功！
正弦波正负半周所做的功等于它们围成的面积，所以输出能力翻倍，输入能量也应该翻倍！
提示：
A：半波整流，所以是错的。
C：都是理想器件，没有内阻，所以不会变。
另外告诉lz吧，仪器是弄不出来的，因为仪器不是理想器件，只能近似分析。 只有b是正确的。
如果要研究数量关系，那么那要电压表电流表是不是真有效值RMS表。如果不是，那就太多可能了。 这些测量参数的电表是真有效值还是平均值的？ 本帖最后由 steaven2000 于 2015-5-21 17:01 编辑
交流表显示负值？
去掉二极管后电流居然变0了？
您仿真用的表显示的是平均值吧？应该显示有效值才对。
看一下{:loveliness:} fsclub 发表于 2015-5-21 16:55
只有b是正确的。
如果要研究数量关系，那么那要电压表电流表是不是真有效值RMS表。如果不是，那就太多可能 ...
D肯定是对的，全是理想器件。
没有二极管相当于正反波都能过电阻，也就是总功耗翻倍。 steaven2000 发表于 2015-5-21 16:46
怎么可能会不变呢？功率守恒，去掉二极管之后，电阻消耗的功率变成是原来的2倍，这样原边U不变的情况下I ...
这个得看一下交流电流表测的是有效值还是什么吧 答案：B D liaub07 发表于 2015-5-21 16:46
仿真的结果
mA
uA
uA
??? bd 能量守恒 答案BD，楼主公布答案，让我大吃一惊吧！
多选：B D
楼主实验结果是？ 结果已经发布。
看来说D对的都应该补习交流电的相关基础科学理论。 虽然觉得D是不变的，但是不知道为什么是这样的，觉得对交流电流表不是很理解 多选:BD
期待楼主公布实验结果
ggddll 发表于 2015-5-21 16:35
占位， 没有设备，纯理论研究。
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这些理论的最终结论似乎都是sqrt(2)的关系，为什么我的测试结果是不变呢？ ggddll 发表于 2015-5-21 16:35
占位， 没有设备，纯理论研究。
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第2种解法，谁能告诉我I1与I1'到底是根号2还是2的关系？
解题者的脑子是屎吧？ LCRPN 发表于 2015-5-21 16:13
发布结果啦——
以下是我刚刚的实验结果。实验用到的变压器参数，输入220AC，输出30V带中心抽头，负载电阻 ...
不管你怎么接，理想二极管和理想变压器，后面带的是阻性载，那么变压器输入端的电压和电流就是同相位的，功率正比于电压与电流的乘积。
LCRPN 发表于 2015-5-21 17:29
这些理论的最终结论似乎都是sqrt(2)的关系，为什么我的测试结果是不变呢？ ...
看你的表，到底是多少时间计算一次有效值。
你把输入信号变成1Hz，和 1kHz，结论都不一样。
本帖最后由 gzhuli 于 2015-5-21 17:37 编辑
你的变压器功率太小了，要模拟理想变压器，功率余量至少要是负载的10倍以上，也就是说你要么把负载减小到3W以下，要么把变压器换成200VA以上，而且最好是用环牛。
然后电流要用真有效值表来测才是正确的。 都是理想的器件答案 应该是BD楼主的 测试就有问题。 应该 选 B. 测试结果是两种情况输入电流相等？？怎么可能？？
想问下楼主，两种情况下负载温升一样？？
输出功耗变大了，输入保持不变，诺贝尔奖就是你的了！
理想变压器励磁电流为0，所以你的测试一开始就已经离理想太远，自然得不到正确答案。 D应该是错的吧?变压器会有空载电流.
当R比较大时,空载电流不可以忽略.
只有R比较小时,才可以忽略空载电流.但是电流也不是相差一倍,而是近似一倍.
当次级加入二极管后,次级负半周即使不导通,变压器的初级仍会流过电流的. 1 楼主的变压器容量太小
2 楼主的万用表不是真有效值表，测量非正弦波误差很大
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如果是一个交流电源串联二极管接负载，那没什么争议
问题是变压器半波整流，变压器铁心需要磁复位的，必然导致电流波形畸变 建议上电流钳测电流波形，要直流的电流钳。 steaven2000 发表于 2015-5-21 17:33
不管你怎么接，理想二极管和理想变压器，后面带的是阻性载，那么变压器输入端的电压和电流就是同相位的， ...
你确定是完全同相位？直接把交流电加在电感上，电流电压都有1/4周期的相差。 楼主的变压器空载都有47.4mA，距离理想变压器太远了.
lz老师要的是“高精度实验数据”，lz搞了这么个实验{:lol:} 本帖最后由 windingway 于 2015-5-21 18:57 编辑
正弦电源:100V 100Hz
变压器:原副边比例1:1,电感100mH
测量原副边电流,原边电流蓝色R3,副边电流黄色R1
接入二极管
短路二极管
很奇怪,是不是我设置不对..
减小负载电阻到1欧姆
接入二极管
短路二极管
windingway 发表于 2015-5-21 18:44
正弦电源:100V 100Hz
变压器:原副边比例1:1,电感100mH
测量原副边电流,原边电流蓝色R3,副边电流黄色R1
去掉二极管之后，就出现了负电流~ 我还以为是单选，bd两个琢磨半天，话说我们高中都没见过二极管。 B应该是对的，
D肯定不对。半波整流导致变压器偏磁，电流肯定不是标准的半波，所以用翻倍肯定不是那么精确。 LCRPN 发表于 2015-5-21 16:13
发布结果啦——
以下是我刚刚的实验结果。实验用到的变压器参数，输入220AC，输出30V带中心抽头，负载电阻 ...
在有二极管的时候万用表测交流电流时候你把两表笔换一下，毁3观的情况出现了！电流等于非常小！
结论：万用表测交流电流是耍流氓！ 题目是理想变压器 好像很多人都有选D啊。。。这不对啊。。
身为高中生。。。上个月练习好多都是这样的。。。。
有效值本质是用来等效的，在电阻电路，有效值平方乘以电阻再乘时间就要等于这段时间做的功，所以，电流有效值是：一段时间做的功（积分），除以这段时间，再除以等效电阻，再开平方。
首先正弦交流电，其有效值等于峰值除以根号2，这是对三角函数积分得到的，这里就不贴过程了，推导这个大概要用到的就是利用（余弦函数的倍角公式）推（三角函数的降幂公式），把三角函数的平方给弄掉，然后积分得到功率，除以时间什么的，得到一个方便计算的等效值。
基于有效值等于峰值除以根号2，可以有下面的过程
对于二极管单向后，一个周期只有半个周期做了功。
设不短路二极管时，电流有效值为i
设短路二极管时，电流有效值为I有
T*i*i=0.5T*I有*I有+(0.5T*0*0)
i*i=0.5*I有*I有
i=(根号0.5)*I有
i=I有/（根号2）
所以，从定义上出发，串连二极管之后，有效值是之前除以根号2。
当然实际上，我认为取决于做表的人是怎么搞的电路把，有的电路可能根本没办法区别是否被二极管给半桥整流了？
还有，高中的变压器是理想的。。。。所以，不带负载是没电流的。。。。。（我也很蛋疼） 楼主你把电流表换成指针 万用表试试
一般 万用表都不是真有效值的万用表 可以读一下这篇文章
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1035082 要看你的交流电流表还有电压表是有效值响应的还是平均值响应的 本帖最后由 ggddll 于 2015-5-21 20:54 编辑
cqb98 发表于 2015-5-21 20:38
好像很多人都有选D啊。。。这不对啊。。
身为高中生。。。上个月练习好多都是这样的。。。。
有效值本质是 ...
兄弟你物理很不错！在上竞赛班吧。
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1，万用表不能测真有效值，实验室内的表也同样。 测真有效值需要专门芯片才行，常规都是用二极管半波整流加电容滤波得到，所以测量结果是非常奇怪。
本帖最后由 erxun 于 2015-5-22 08:29 编辑
D的解释,
二次电压不变，电阻消耗功率两倍关系，I^2*R,那么二次电流存在1.414倍关系。一次电流受二次影响，也是1.414倍关系～～，D是错误的。
修改原因：把电流关系修改为1.414 本帖最后由 lintel 于 2015-5-22 20:57 编辑
理想变压器、理想器件、理想电流表。。。这个用实验不是那么简单能得到结果的。倒是数学能解决，我觉的二极管在这里只是做全波做功和半波做功区分，理想的话上下波是完全对称的，那么，得结论是只有做功时间不同，时间为1:2，如电流表是有效值，结果是加倍。 答案是 B、D。想当年，我的物理也是班里的老大{:lol:}{:lol:}{:lol:}，现在的我堕落了{:lol:}，不知做的题还正确否。
编辑原因，答案变成只有B了，理解有误 ，所以答案只能保证B为正确。所得D答案中所指的电流不为两倍关系。想了想D答案是个坑，现在的我真是堕落了，要多多学习了。 兄弟，你就这么忽悠你高中物理老师，让你用高精度实验，你这普源示波器，胜利万用表.......老师看到了会寒心的 理想变压器不会偏磁，偏磁的模型应该算上漏感还有铁心的乱七八糟的磁效应
D是正确的 本帖最后由 chxaitz 于 2015-5-21 23:51 编辑
答案：B
请LZ采纳我的建议，电机学的那部分就不搬出来了，就用高中物理知识：
简单的和LZ说，因为都是理想情况，二极管短路后，功耗加倍，就是功率加倍，所以假设短路前的功率为P，则短路后的功率为2P；
短路前：
P = I1*I1*R
则短路后式子为：
2P = I2*I2*R
联立得：
I2=根号2*I1
所以是根号2倍的关系。
另外，根据波形来看，逆变器和变压器都有问题，出来的波形，距离理想变压器距离太远了。
对于实验的建议：
1.请采用市电
2.请选用内阻小的变压器，以降低固有损耗
3.提高二次侧输出功率，以使固有损耗可以忽略不计，推荐将测试电阻落在变压器功率70%的地方，因为这是一般变压器性能最好的地方。
希望能帮到你，还有那些说D是对的同学，正因为能量守恒，所以才不是2倍的关系。 本帖最后由 chxaitz 于 2015-5-21 23:53 编辑
这个是发重了，就把这里面的内容给删掉，我的答案，以上面一个为准。o(∩_∩)o 哈哈 因为卡顿，重复发表的帖子，怎么删除啊。。。 LCRPN 发表于 2015-5-21 16:13
发布结果啦——
以下是我刚刚的实验结果。实验用到的变压器参数，输入220AC，输出30V带中心抽头，负载电阻 ...
仿真一下就好～～～～～ 理想情况下，答案是B,D.用能量守恒和理想的有效值表来解释。实验的话，情况就太复杂了，变压器无论如何都有激磁电流，电流和电压有相位差，电压电流表有有效值平均值之分等等。我想还是不要把高中的试题想太复杂了 没怎么细看楼主的实验， 不过， 个人觉得， 这个没有分析的必要，实验也是很难准确的
如果全不是理想情况，D应该是对的，如果考虑非理想情况， 比如非理想变压器，非理想二极管等情况， D是错的。
你应该问你老师， 他们业内争论的论点是啥， 二极管接入情况下，从初级看，负载是正半周是阻性负载，负半周是感性负载。
二极管短路，正负半周都是阻性负载。
所以不会是倍数关系。 本帖最后由 gzhuli 于 2015-5-21 23:30 编辑
erpao 发表于 2015-5-21 23:21
二极管接入情况下，从初级看，负载是正半周是阻性负载，负半周是感性负载。
二极管短路，正负半周都是阻性 ...
理想变压器电感为无穷大，何来感性负载一说。
所以既然是理想变压器，实验中直接去掉是最简单的。 没太仔细看，不过既然定义为理想变压器，二极管视为理想二极管，理论计算结果应该没什么争议吧，不理解争论焦点 zheng_wei339 发表于 2015-5-21 23:29
没太仔细看，不过既然定义为理想变压器，二极管视为理想二极管，理论计算结果应该没什么争议吧，不理解争论 ...
焦点就是D项是不是正确的。 LCRPN 发表于 2015-5-21 17:20
结果已经发布。
看来说D对的都应该补习交流电的相关基础科学理论。
LZ你有写到那个D是个人观点，那官方答案呢？ gzhuli 发表于 2015-5-21 23:28
理想变压器电感为无穷大，何来感性负载一说。
所以既然是理想变压器，实验中直接去掉是最简单的。 ...
古大师 那你是什么观点D是正确的吧 本帖最后由 gzhuli 于 2015-5-22 00:33 编辑
myxiaonia 发表于 2015-5-22 00:05
古大师 那你是什么观点D是正确的吧
No，57楼那位学霸的计算是正确的，半波整流的RMS值并不是全波的一半，而是0.707。
另一方面来讲，虽然LZ的实验误打误撞得出D是不正确的结论，但实验方法是错的，数据也是错的，所以不能作为论据。
单纯就验证D来设置实验条件的话，直接去掉变压器并且用远高于二极管导通压降的电压来测试就可以得到最接近理想的数据。
因为理想变压器电感无穷大，内阻为0，耦合系数为1，所以次级也等效于一个理想的交流电压源，那么我们实验中也就没必要画蛇添足加个不理想的变压器来给自己添乱。 B和D都是正确的，既然是理想的变压器 电路就可等效成
还有你高中老师让你做实验分析并不是好主意，这种所谓的理想的变压器和理想的二极管是不存在的，你的电流表显示的是平均值又不是有效值，理想的电流表应该有效值吧，实验不能推翻D，只能用理论来分析。
0123456789 发表于 2015-5-22 00:26
B和D都是正确的，既然是理想的变压器 电路就可等效成
还有你高中老师让你做实验分析并不是好主意，这种所 ...
最直白的解释：二极管挡了一半的功率，而P = I^2 / R，所以全波的电流有效值是半波的根号2倍，不是2倍。 gzhuli 发表于 2015-5-22 00:37
最直白的解释：二极管挡了一半的功率，而P = I^2 / R，所以全波的电流有效值是半波的根号2倍，不是2倍。 ...
正负半周的功率不相等？ 本帖最后由 gzhuli 于 2015-5-22 00:53 编辑
0123456789 发表于 2015-5-22 00:43
正负半周的功率不相等？
正负半周功率就是相等啊，电流和功率是平方关系，所以功率减半电流只减到根号2分之一。 gzhuli 发表于 2015-5-22 00:51
正负半周功率就是相等啊，电流和功率是平方关系，所以功率减半电流只减到根号2分之一。 ...
I=P/U 根号2哪里来的？难道的我理解有错？ 0123456789 发表于 2015-5-22 01:05
I=P/U 根号2哪里来的？难道的我理解有错？
你认为U没变? 0123456789 发表于 2015-5-22 01:05
I=P/U 根号2哪里来的？难道的我理解有错？
R不变,U和I是正比的 0123456789 发表于 2015-5-22 01:05
I=P/U 根号2哪里来的？难道的我理解有错？
就是因为U的RMS值也变成根号二分之一了嘛，U和I的波形是一样的啊…… gzhuli 发表于 2015-5-22 00:19
No，57楼那位学霸的计算是正确的，半波整流的RMS值并不是全波的一半，而是0.707。
另一方面来讲，虽然LZ ...
大师，D是正确的。
学霸计算电流有效值也是正确的。但是当有二极管的时候输入电压发生了变化-------》副半周相当于电压为0.那么输入电压是后来短接的电流1/sqrt2分之一。这样全部统一和谐了。
D正确。 本帖最后由 chxaitz 于 2015-5-22 09:14 编辑
0123456789 发表于 2015-5-22 01:05
I=P/U 根号2哪里来的？难道的我理解有错？
不能用I=P/U这个式子，因为这个式子是由I与阻抗的关系和U与阻抗的关系推出来的，这是一个推倒式，U和I实际没有直接的关系。
这个我们高中的时候，老师就讲过，这只是一个推倒式，除非U或I确定，否则不能直接用。
——最简单的理解，二极管串与不串，二次侧的电压都不一样，这个式子能直接用？！
所以真正计算的时候，只能用P=I*I*R或 P=U*U/R 这两个式子。
希望我说的能帮到你。
（于后补充：或者偏激点说，和U有关的都不能用，因为U=I*R是电流的均值和电阻的乘积，P=I*I*R是对电流的积分值，他们真正都只与 载流子 和 阻抗 有关。） 都是理想元件，做实验就不适合，仿真或理论计算一下就行了啊。 还有那个争议D，争议的焦点是什么？ chxaitz 发表于 2015-5-22 08:50
不能用I=P/U这个式子，因为这个式子是由I与阻抗的关系和U与阻抗的关系推出来的，这是一个推倒式，U和I实 ...
二次侧不管，二次侧功率变为原来的两倍了，那么一次侧的输送功率也变为原来的两倍了
一次侧P=UI，U应该是不变的，那么电流就变为原来的2倍了，有问题吗？
注意这里电流表是一次侧的。 gzhuli 发表于 2015-5-22 03:58
就是因为U的RMS值也变成根号二分之一了嘛，U和I的波形是一样的啊……
这个推断问题出在哪里？ 串了二极管，电阻上功率(发热)小了一半，但并不是由於电流小了一半所做成的，因为电阻上的功率是和电流平方成正比，电流只需小了30%，电阻上功率(发热)就会小了一半。 D是错的，和大家讨论的电烙铁串联二极管调温都是差不多的问题。 所说的实验室的高精度条件应仿真软件很容易达到，咕大师的分析也是对的，理想变压器就是变压的功能，完全可以用等于二次侧电压的交流源替代。楼主在做一遍实验证明一下就可以了。 测半波电流值，普通电表和《真有效值》电表得出的读数已不一样。
问题是：普通的(表中电路使用整流管)而非《真有效值》电表得出的读数，会不会出现电流加倍的情形？ 好久没有遇到类似的，由于所使用的仪器而造成的大众化困惑了 ....源线圈通过一"理想电流", 表A接正弦交流电源...
....源线圈通过一"理想电流表A" 接正弦交流电源...
如何理解
好像只能选择 B 在进行问题分析之前先说一下常用电压表和电流表的工作原理。对于指针式仪表来说，示值与其平均值成正比。对于一般的数字式万用表来说，示值与被测量的平均值成正比。 zchong 发表于 2015-5-22 09:20
二次侧不管，二次侧功率变为原来的两倍了，那么一次侧的输送功率也变为原来的两倍了
一次侧P=UI，U应该是 ...
瞬时是对的，但电流表中的I与公式中的是不一样的。电流表测的是有效值。 由于采用半波整流，不能采用P=UI进行计算而应该是用P=I*I*R进行计算。所以。而行 题目所说的电压表，电流表，都是指有效值电表 所以79楼的回答是正确的。故只有答案B是对的。 请注意半波和全波时的波形差一半。根根据真有效值的定义，半波是全波时的0.707