【課件】+突破變壓器電路動態(tài)分析（串反并同）高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

變壓器電路動態(tài)分析專題2024.5.28理想變壓器工作原理電壓關系功率關系電流關系法拉第電磁感應定律能量守恒定律

決定關系電壓關系輸入決定輸出功率、電流關系輸出決定輸入1．常見的兩種情況常見的理想變壓器的動態(tài)分析問題一般有兩種：匝數比不變的情況和負載電阻不變的情況。1.圖甲是家用臺燈亮度調節(jié)原理圖,理想自耦變壓器的a、b間接入如圖乙所示的正弦交流電壓。交流電流表A為理想電表,燈泡額定電壓為15V、額定功率為30W(設燈泡的阻值保持不變),當P在c處時燈泡正常發(fā)光。下列說法正確的是()A.燈泡正常發(fā)光時變壓器線圈的總匝數與c點下方的匝數之比為44∶3B.當燈泡正常發(fā)光時電流表的讀數為2AC.將調壓端的滑動觸頭P向下移動時,變壓器的輸入功率變大D.將調壓端的滑動觸頭P向下移動時,變壓器的輸入電壓變小答案:A匝數比改變

匝數比改變匝數比不變，負載變【3】

如圖所示,理想變壓器原、副線圈接有額定電壓均為20V的燈泡a和b。當接入u=220sin100πt(V)的交流電源時,兩燈泡均能正常發(fā)光。設燈泡不會被燒壞,下列說法正確的是(

)A.原、副線圈匝數比為11∶1B.原、副線圈中電流的頻率比為11∶1C.當滑動變阻器的滑片向下滑少許時,燈泡b變亮D.當滑動變阻器的滑片向下滑少許時,燈泡a變亮答案:D

4．如圖所示，理想變壓器的輸入端通過燈泡L1與輸出電壓穩(wěn)定的正弦式交流電源相連，副線圈通過導線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關S處于斷開狀態(tài)。當S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光，下列說法正確的是(

)A．燈泡L1變亮B．燈泡L2變亮C．原線圈兩端電壓不變D．副線圈兩端電壓變大開關閉合時，認為R減小.

答案:BD開關閉合時，認為R減小.交流電電源相當于無內阻的電源，路端電壓不變。所以劃掉變壓器后.電壓為路端電壓的無件，電壓不變(無論R如何變)變壓器動態(tài)分析

小技巧（串反并同）

【6】

如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數之比為2∶1,現(xiàn)在原線圈兩端加上交流電壓u=311sin100πt(V)時,燈泡L1、L2均正常發(fā)光,電壓表和電流表可視為理想電表,則下列說法正確的是(

)A.該交變電流的頻率為100HzB.電壓表的示數為155.5VC.若將滑動變阻器的滑片P向上滑動,則電流表讀數變大D.若將滑動變阻器的滑片P向上滑動,則L1將變暗,L2將變亮答案:C

交流電電源相當于無內阻的電源，路端電壓不變。所以劃掉變壓器后.電壓為路端電壓的無件，電壓不變(無論R如何變)

答案:C10.圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數之比n1∶n2=5∶1,電阻R=20Ω,L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡,S1為單刀雙擲開關。原線圈接正弦式交流電源,輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合,此時L2正常發(fā)光。甲

乙下列說法正確的是(

)A.輸入電壓u的表達式B.只斷開S2后,L1、L2均正常發(fā)光C.只斷開S2后,原線圈的輸入功率增大D.若S1換接到2后,R消耗的電功率為0.8W答案:D

11.如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsin

ωt,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動變阻器。V1和V2是理想交流電壓表,示數分別用U1和U2表示;A1和A2是理想交流電流表,示數分別用I1和I2表示。下列說法正確的是(

)A.I1和I2表示電流的瞬時值B.U1和U2表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動過程中,U2不變、I1變大D.滑片P向下滑動過程中,U2變小、I1變小答案:C12.(多選)如圖所示的電路中,P為滑動變阻器的滑片。保持理想變壓器的輸入電壓U1不變,閉合開關S,下列說法正確的是(

)A.P向下滑動時,燈L變亮B.P向下滑動時,變壓器的輸出電壓不變C.P向上滑動時,變壓器的輸入電流減小D.P向上滑動時,變壓器的輸出功率變大答案:BD自并聯(lián)結構

滑片兩端的電阻并聯(lián)，滑變自己就是并聯(lián)的結構兩電阻相同時，整體電阻最大。

（1）分析自并聯(lián)之外的用電器：將自并聯(lián)整體當成變化的電阻；

（2）分析自并聯(lián)里面的用電器:畫圈經過它，將滑變在圈上的部分當成變化的

電阻.13.(2021·湖南卷)如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數比為n1∶n2,輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交流電源,燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動變阻器R的滑片從a端滑動到b端的過程中,兩個燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內,下列說法正確的是(

)A.L1先變暗后變亮,L2一直變亮B.L1先變亮后變暗,L2一直變亮C.L1先變暗后變亮,L2先變亮后變暗D.L1先變亮后變暗,L2先變亮后變暗A11.如圖所示的理想變壓器原線圈接u=220sin314t(V)的正弦式交變電流,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動變阻器,所有電表均為理想電表,其中電壓表V2的示數為11V,下列說法正確的是(

)A.副線圈中電流的頻率為100HzB.變壓器原、副線圈的匝數比為20∶1C.滑片P向上滑動過程中,V2示數變大,A2示數變小D.滑片P向下滑動過程中,R0消耗的功率減小,變壓器輸入功率增大B12.下圖是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。設變壓器為理想變壓器,輸入電壓恒定,R0表示輸電線的總電阻。假設用戶端為純電阻用電器,總電阻為R,當R阻值減小時,圖中各理想電表示數減小的是()A.V2 B.V3C.A1 D.A2答案:B13.調壓變壓器是一種自耦變壓器,它的構造如圖所示。線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上,CD間加上正弦交流電壓,移動滑動觸頭P的位置,就可以調節(jié)輸出電壓。在輸出端MN連接了定值電阻R1、R2,滑動變阻器R3,理想交流電流表和電壓表,則下列判斷正確的是()A.當P不動,滑動變阻器滑片向上滑動時,電流表讀數變小,電壓表讀數不變B.當P不動,滑動變阻器滑片向下滑動時,電流表讀數變大,電壓表讀數變大C.當R3不變,滑動觸頭P順時針轉動時,電流表讀數變小,電壓表讀數變小D.當R3不變,滑動觸頭P逆時針轉動時,電流表讀數變小,電壓表讀數變小答案:C14.如圖所示,一理想自耦變壓器的原線圈與交流發(fā)電機的輸出端K、L相連,副線圈接有可調電阻R,滑動觸頭P與線圈始終接觸良好。發(fā)電機輸出電壓的有效值U0保持恒定,線圈轉動的角速度為ω,t=0時線圈平面與磁場方向平行,則下列說法正確的是()A.變壓器原線圈兩端的電壓U=U0sinωtB.t=時,發(fā)電機輸出電壓的瞬時值為U0C.若僅將滑動觸頭P向下滑動,則交流電流表的示數減小D.若使電阻R增大的同時,將滑動觸頭P向下滑動,則原線圈的輸入功率增大答案:BC15.圖甲是家用臺燈亮度調節(jié)原理圖,理想自耦變壓器的a、b間接入如圖乙所示的正弦交流電壓。交流電流表A為理想電表,燈泡額定電壓為15V、額定功率為30W(設燈泡的阻值保持不變),當P在c處時燈泡正常發(fā)光。下列說法正確的是()A.燈泡正常發(fā)光時變壓器線圈的總匝數與c點下方的匝數之比為44∶3B.當燈泡正常發(fā)光時電流表的讀數為2AC.將調壓端的滑動觸頭P向下移動時,變壓器的輸入功率變大D.將調壓端的滑動觸頭P向下移動時,變壓器的輸入電壓變小答案:A（16）(多選)理想變壓器原、副線圈的匝數之比為10∶1，電表均為理想表，原線圈c、d兩端的交變電壓為

則（）

A.開關與a連接，當t=1/600s時V1示數為220VB.開關與a連接，當滑片P向上移動的過程中，V0的示數不變

，但原線圈電流變小C.開關與a連接，當滑片P向上移動的過程中，V1的示數增大，電流表示數變小D.開關由a扳向b時，電壓表V1和電流表

的示數均變小ACA.U增大、R1功率增大C.I增大、R1功率減小D.I減小、R1功率不變B.U不變、輸入功率減?。?7）（多）理想變壓器的原線圈接高電壓，變壓后接用電器，線路電阻不計。S原來閉合，且R1=R2，現(xiàn)將S斷開，那么()BD答案B18．(2016·天津理綜，5)如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是(

)A．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大B．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數變大C．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電流表A1示數變大D．若閉合開關S，則電流表A1示數變大，A2示數變大轉到解析19．(2016·海南單科，9)(多選)如圖(a)中，理想變壓器的原、副線圈的匝數比為4∶1，RT為電阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，R1為定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓u隨時間t按正弦規(guī)律變化，如圖(b)所示。下列說法正確的是(

)A．變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1B．變壓器原、副線圈中的電流強度之比為1∶4C．u隨t變化的規(guī)律為u＝51sin(50πt)(國際單位制)D．若熱敏電阻RT的溫度升高，則電壓表的示數不變，電流表的示數變大備選訓練轉到解析如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表．

交流電源電壓保持不變，三個定值電阻阻值相等，滑動變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動片從中點向下緩慢滑動的過程中，下列說法中正確的是(

)A．A1示數變大B．電壓表V示數變大C．電流表A3示數變大D．R消耗的功率先變大后變小

例1U

假設法判斷電表讀數變化

滑片P下滑

U

假設法判斷電表讀數變化

滑片P下滑

矛盾了哦，假設錯了！如何判斷功率的變化？假設法只能判斷出滑動變阻器的電流增大，電壓減小，但無法判斷其乘積（功率）如何變化？U

推導法判斷功率的變化

U

等效電源判斷功率的變化U

U

等效電源斷路電壓

斷路

短路

短路電流

電源沒有接入電路時兩極之間的電壓等于電源電動勢。

U

等效電源斷路

短路

U

等效電源

純電阻電路中電源輸出功率隨外電阻變化的關系

P出0RrP出m均值不等式：兩個量乘積為定值，這兩個量之和有最小值。當R=r時，電源的輸出功率最大。

電源輸出功率、熱功率隨干路電流變化的關系P熱=I2rP出=EI-I2r

電源輸出功率、熱功率和總功率隨內電壓的變化關系

E

A．A1示數變大B．電壓表V示數變大C．電流表A3示數變大D．R消耗的功率先變大后變小太明論理交流電源電壓保持不變，三個定值電阻阻值相等，滑動變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動片從中點向下緩慢滑動的過程中

滑動片從中點向下緩慢滑動的過程中電流表A3示數變大電流表A2示數變大電流表A1示數變大電壓表V示數變小串反并同串聯(lián)分壓

R消耗的功率先變大后變小如圖所示，降壓比為2:1的理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表．

交流電源電壓保持不變，三個定值電阻阻值相等，滑動變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動片從中點向上緩慢滑動的過程中，下列說法中正確的是(

)

味道江湖1如圖所示，降壓比為2:1的理想變壓器原線圈接在理想交流電源上，圖中各電表均為理想電表．

三個定值電阻阻值相等，滑動變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動片從中點向下緩慢滑動的過程中，下列說法中正確的是(

)

味道江湖2如圖所示，總匝數降壓比為5:3的理想變壓器原線圈接在理想交流電源上，圖中各電表均為理想電表．

三個定值電阻阻值相等，滑動變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動片P1置于中點位置，下列說法中正確的是(

)

味道江湖3(多選)如圖所示為遠距離輸電示意圖，其中T1、T2為理想變壓器，輸電線總電阻可等效為電阻r，燈L1、L2相同且阻值不變．現(xiàn)保持變壓器T1的輸入電壓不變，滑片P位置不變，當開關S斷開時，燈L1正常發(fā)光．則下列說法正確的是(

)A．僅閉合開關S，燈L1會變亮B．僅閉合開關S，r消耗的功率會變大C．僅將滑片P下移，電流表的示數會變大D．僅將滑片P下移，r消耗的功率會變小

跟我走大顯身手例2高壓輸電的幾種關系

F

輸電線電阻負載用戶輸電線電阻

輸電線總電阻為r電壓關系功率關系電流關系

損失功率

流流共患難同榮辱壓壓共分擔同分享等效電源

等效電阻等效電阻等效電阻

(多選)如圖所示為遠距離輸電示意圖，其中T1、T2為升壓比（總匝數比）為1：