江西省于都縣于都中學(xué)(342300)

陳東平●

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試論理想變壓器的百變題型

江西省于都縣于都中學(xué)(342300)

陳東平●

理想變壓器是人教版必修2的內(nèi)容，也是今年來高考的常考內(nèi)容.變壓器原理是電磁感應(yīng)的應(yīng)用，電磁感應(yīng)可以綜合高中物理力電磁等方面綜合，這為理想變壓器的題型百變創(chuàng)造了可能性

變壓器;問題;電磁感應(yīng)

理想變壓器是人教版必修2的內(nèi)容，也是今年來高考的?？純?nèi)容.變壓器原理是電磁感應(yīng)的應(yīng)用，電磁感應(yīng)可以綜合高中物理力電磁等方面綜合，這為理想變壓器的題型百變創(chuàng)造了可能性.本文將從理想變壓器的原理談起，從基本題型出發(fā)，來探討理想變壓器的多種題型.

一、理想變壓器原、副線圈基本關(guān)系的應(yīng)用

1．基本關(guān)系

(1)P入=P出；

(4)原、副線圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量變

化率也相同，頻率也就相同．

2． 制約關(guān)系

(1)電壓：副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定．

(2)功率：P2決定P1，即原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定．

(3)電流：原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比共同決定．

二、常規(guī)題型

例1 自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分．一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖1所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)．已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上．當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0kW.設(shè)此時(shí)原線圈中電流的有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為( ).

A．380V和5.3AB．380V和9.1A

C．240V和5.3AD．240V和9.1A

答案:B

點(diǎn)評(píng) 1.關(guān)于理想變壓器的四點(diǎn)說明.(1)直流電源不能應(yīng)用于變壓器．(2)交變電流的電壓和電流能通過變壓器改變，但是變壓器不能改變電源的頻率．(3)理想變壓器本身不消耗能量．(4)理想變壓器基本關(guān)系中的U1、U2、I1、I2均為有效值．

2．變壓器的電壓、功率、電流問題

三、理想變壓器的百變題型

變化1 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題

例2 如圖2所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsinωt，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器.V1和V2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；A1和A2是理想交流電流表，示數(shù)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(shí)值

B．U1和U2表示電壓的最大值

C．滑片P向下滑動(dòng)過程中，U2不變、I1變大

D．滑片P向下滑動(dòng)過程中，U2變小、I1變小

選：C

變化2：一原多副問題

例3 一臺(tái)理想的變壓器，原線圈的匝數(shù)為n1,副線圈有兩組，匝數(shù)分別為n2和n3，原線圈的電壓為U1，電流為I1；兩組副線圈的電壓分別U2和U3，電流分別為I2和I3，則下面的結(jié)論正確的是( ).

A．U1∶U2=n1∶n2，U2∶U3=n2∶n3

B．I1∶I2=n2∶n1，I1∶I3=n3∶n1

C．n1I1=n2I2+n3I3

D．I1U1=I2U2+I3U3

答案為ACD．

點(diǎn)評(píng) 當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，電流與匝數(shù)成反比不再成立．而應(yīng)根據(jù)電壓與匝數(shù)的關(guān)系和輸入功率等于輸出功率確定定量關(guān)系．

變化3 電路中接入電容、電感線圈等原件

例4 如圖3，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表A接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端.假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大.用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則( ).

A．Uab:Ucd=n1:n2

B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小

C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大

D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍

解析 因?yàn)槎O管具有單向?qū)щ娦?，電壓比不再滿足匝數(shù)比，A不對(duì)；增大負(fù)載的阻值R，輸出功率變小，則輸入電流變小，那么電流表的讀數(shù)減小，B正確，cd間的電壓由變壓器的副線圈電壓和變壓器匝數(shù)決定，與負(fù)載電阻R無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；若二極管短路則 ，則次級(jí)電流會(huì)加倍，則初級(jí)電流也加倍，D正確.

[1]多種方法求解理想變壓器問題 王進(jìn) 《中學(xué)生數(shù)理化:高二高三版》 2013.11

[2]變壓器應(yīng)用題的解法哪一種正確 陳漢炎 《湖南中學(xué)物理》 2012.12

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