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

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

決定關(guān)系電壓關(guān)系輸入決定輸出功率、電流關(guān)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(dòng)態(tài)分析問題一般有兩種：匝數(shù)比不變的情況和負(fù)載電阻不變的情況。1.圖甲是家用臺(tái)燈亮度調(diào)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(shè)燈泡的阻值保持不變),當(dāng)P在c處時(shí)燈泡正常發(fā)光。下列說法正確的是()A.燈泡正常發(fā)光時(shí)變壓器線圈的總匝數(shù)與c點(diǎn)下方的匝數(shù)之比為44∶3B.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的讀數(shù)為2AC.將調(diào)壓端的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí),變壓器的輸入功率變大D.將調(diào)壓端的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí),變壓器的輸入電壓變小答案:A匝數(shù)比改變

匝數(shù)比改變?cè)褦?shù)比不變，負(fù)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(dāng)接入u=220sin100πt(V)的交流電源時(shí),兩燈泡均能正常發(fā)光。設(shè)燈泡不會(huì)被燒壞,下列說法正確的是(

)A.原、副線圈匝數(shù)比為11∶1B.原、副線圈中電流的頻率比為11∶1C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑少許時(shí),燈泡b變亮D.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑少許時(shí),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(dǎo)線與兩個(gè)相同的燈泡L2和L3相連，開始時(shí)開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。當(dāng)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(guān)閉合時(shí)，認(rèn)為R減小.

答案:BD開關(guān)閉合時(shí)，認(rèn)為R減小.交流電電源相當(dāng)于無內(nèi)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(dòng)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(shù)之比為2∶1,現(xiàn)在原線圈兩端加上交流電壓u=311sin100πt(V)時(shí),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(shù)為155.5VC.若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng),則電流表讀數(shù)變大D.若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng),則L1將變暗,L2將變亮答案:C

交流電電源相當(dāng)于無內(nèi)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(shù)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(guān)。原線圈接正弦式交流電源,輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合,此時(shí)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(dá)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(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變小答案:C12.(多選)如圖所示的電路中,P為滑動(dòng)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(guān)S,下列說法正確的是(

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

滑片兩端的電阻并聯(lián)，滑變自己就是并聯(lián)的結(jié)構(gòu)兩電阻相同時(shí)，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(dāng)成變化的電阻；

（2）分析自并聯(lián)里面的用電器:畫圈經(jīng)過它，將滑變?cè)谌ι系牟糠之?dāng)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(shù)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(dòng)變阻器R的滑片從a端滑動(dòng)到b端的過程中,兩個(gè)燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi),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A(chǔ)11.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(dòng)變阻器,所有電表均為理想電表,其中電壓表V2的示數(shù)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(shù)比為20∶1C.滑片P向上滑動(dòng)過程中,V2示數(shù)變大,A2示數(shù)變小D.滑片P向下滑動(dòng)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(shè)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(shè)用戶端為純電阻用電器,總電阻為R,當(dāng)R阻值減小時(shí),圖中各理想電表示數(shù)減小的是()A.V2 B.V3C.A1 D.A2答案:B13.調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器,它的構(gòu)造如圖所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上,CD間加上正弦交流電壓,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置,就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。在輸出端MN連接了定值電阻R1、R2,滑動(dòng)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(dāng)P不動(dòng),滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)不變B.當(dāng)P不動(dòng),滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大,電壓表讀數(shù)變大C.當(dāng)R3不變,滑動(dòng)觸頭P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小D.當(dāng)R3不變,滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)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(jī)的輸出端K、L相連,副線圈接有可調(diào)電阻R,滑動(dòng)觸頭P與線圈始終接觸良好。發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U0保持恒定,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,t=0時(shí)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(shí),發(fā)電機(jī)輸出電壓的瞬時(shí)值為U0C.若僅將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng),則交流電流表的示數(shù)減小D.若使電阻R增大的同時(shí),將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng),則原線圈的輸入功率增大答案:BC15.圖甲是家用臺(tái)燈亮度調(diào)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(shè)燈泡的阻值保持不變),當(dāng)P在c處時(shí)燈泡正常發(fā)光。下列說法正確的是()A.燈泡正常發(fā)光時(shí)變壓器線圈的總匝數(shù)與c點(diǎn)下方的匝數(shù)之比為44∶3B.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的讀數(shù)為2AC.將調(diào)壓端的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí),變壓器的輸入功率變大D.將調(diào)壓端的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí),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(shù)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(guān)與a連接，當(dāng)t=1/600s時(shí)V1示數(shù)為220VB.開關(guān)與a連接，當(dāng)滑片P向上移動(dòng)的過程中，V0的示數(shù)不變

，但原線圈電流變小C.開關(guān)與a連接，當(dāng)滑片P向上移動(dòng)的過程中，V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小D.開關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表V1和電流表

的示數(shù)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(jì)。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(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大D．若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大轉(zhuǎn)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(shù)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(shí)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(qiáng)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(shù)不變，電流表的示數(shù)變大備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)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(gè)定值電阻阻值相等，滑動(dòng)變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動(dòng)片從中點(diǎn)向下緩慢滑動(dòng)的過程中，下列說法中正確的是(

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

例1U

假設(shè)法判斷電表讀數(shù)變化

滑片P下滑

U

假設(shè)法判斷電表讀數(shù)變化

滑片P下滑

矛盾了哦，假設(shè)錯(cuò)了！如何判斷功率的變化？假設(shè)法只能判斷出滑動(dòng)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(dǎo)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(shí)兩極之間的電壓等于電源電動(dòng)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(guān)系

P出0RrP出m均值不等式：兩個(gè)量乘積為定值，這兩個(gè)量之和有最小值。當(dāng)R=r時(shí)，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(guān)系P熱=I2rP出=EI-I2r

電源輸出功率、熱功率和總功率隨內(nèi)電壓的變化關(guān)系

E

A．A1示數(shù)變大B．電壓表V示數(shù)變大C．電流表A3示數(shù)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(gè)定值電阻阻值相等，滑動(dòng)變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動(dòng)片從中點(diǎn)向下緩慢滑動(dòng)的過程中

滑動(dòng)片從中點(diǎn)向下緩慢滑動(dòng)的過程中電流表A3示數(shù)變大電流表A2示數(shù)變大電流表A1示數(shù)變大電壓表V示數(shù)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(gè)定值電阻阻值相等，滑動(dòng)變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動(dòng)片從中點(diǎn)向上緩慢滑動(dòng)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(gè)定值電阻阻值相等，滑動(dòng)變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動(dòng)片從中點(diǎn)向下緩慢滑動(dòng)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(shù)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(gè)定值電阻阻值相等，滑動(dòng)變阻器阻值最大阻值為定值電阻的兩倍，滑動(dòng)片P1置于中點(diǎn)位置，下列說法中正確的是(

)

味道江湖3(多選)如圖所示為遠(yuǎn)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(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，燈L1正常發(fā)光．則下列說法正確的是(

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

跟我走大顯身手例2高壓輸電的幾種關(guān)系

F

輸電線電阻負(fù)載用戶輸電線電阻

輸電線總電阻為r電壓關(guān)系功率關(guān)系電流關(guān)系

損失功率

流流共患難同榮辱壓壓共分擔(dān)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(yuǎn)距離輸電示意圖，其中T1、T2為升壓比（總匝數(shù)比）為1：