和P_出=P_入的誤用案例

變壓器主要涉及的是交流電，而交流電中的許多問(wèn)題：如功率因素及功率的計(jì)算式；電壓電流的相位關(guān)系；瞬時(shí)值與有效值的區(qū)別，互感、自感等等，其處理方法與穩(wěn)恒電流有很大不同。這些問(wèn)題在高中教學(xué)中本來(lái)不必涉及，但某些資料不僅以此命題，而且往往給以錯(cuò)誤的答案或引導(dǎo)。這里，僅舉一例加以分析。

例.如圖1所示，導(dǎo)體桿AB處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法中正確的是 ()

A.若桿勻速運(yùn)動(dòng)，則電壓表讀數(shù)為零

B.若桿勻加速運(yùn)動(dòng)，則電壓表讀數(shù)為一常數(shù)

C.若桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則桿運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，電壓表讀數(shù)為零

D.若桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則原線(xiàn)圈中無(wú)電流

正確的答案應(yīng)為A.

一、分析B選項(xiàng)

資料中選B的理由是這樣的：（如圖2所示）

事實(shí)上，上述推理的第②步是對(duì)原線(xiàn)圈用歐姆定律，卻未考慮到電流、電壓的相位關(guān)系，顯然是錯(cuò)誤的.所以u(píng)1與i1沒(méi)有正比關(guān)系。

正確思路是（理想變壓器）：

① ② ③式都是瞬時(shí)關(guān)系，對(duì)任意時(shí)刻都成立，即u1與u2成正比。

所以正確的答案應(yīng)為圖3：

二、分析C選項(xiàng)

同理，選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的。導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，v最大，所以u(píng)1最大，電壓表示數(shù)也最大。

三、分析D選項(xiàng)

資料上選D是從能量考慮的。

過(guò)程如下：

對(duì)變壓器而言：

事實(shí)上，這四式中的②③兩式都有問(wèn)題。②式應(yīng)為一段時(shí)間內(nèi)的效果關(guān)系，絕不是瞬時(shí)關(guān)系。在變壓器中由于充、放電的交替進(jìn)行，導(dǎo)體桿提供的電能和線(xiàn)圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就某個(gè)瞬間P出與P入并不相等。③式是錯(cuò)誤的，正確形式應(yīng)為 P入=u1i1COSφ（其中φ=π/2）；所以，即使P入=0，也不能推理得i1=0.

那么，原線(xiàn)圈中的電流i1是否為零呢？設(shè)i1=0，則原線(xiàn)圈中就無(wú)磁通量，也就無(wú)磁通量的變化，故原線(xiàn)圈中就無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以i1≠0.

那么i1是什么形式呢？考慮金屬桿和原線(xiàn)圈組成的閉合回路（忽略回路電阻，設(shè)自感系數(shù)為L(zhǎng)，桿長(zhǎng)為l），有

i1為脈沖直流電流。

由此看出，在任意時(shí)刻，P入= P出不一定成立，而

總是成立的。

以上是我對(duì)變壓器的兩個(gè)基本關(guān)系的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)，尚有粗淺之處，敬請(qǐng)老師和專(zhuān)家批評(píng)指正。

（作者單位：江蘇省興化市楚水實(shí)驗(yàn)學(xué)校高中部）