【课件】+突破变压器电路动态分析（串反并同）高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

变压器电路动态分析专题2024.5.28理想变压器工作原理电压关系功率关系电流关系法拉第电磁感应定律能量守恒定律

决定关系电压关系输入决定输出功率、电流关系输出决定输入1．常见的两种情况常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。1.图甲是家用台灯亮度调节原理图,理想自耦变压器的a、b间接入如图乙所示的正弦交流电压。交流电流表A为理想电表,灯泡额定电压为15V、额定功率为30W(设灯泡的阻值保持不变),当P在c处时灯泡正常发光。下列说法正确的是()A.灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与c点下方的匝数之比为44∶3B.当灯泡正常发光时电流表的读数为2AC.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入功率变大D.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入电压变小答案:A匝数比改变

匝数比改变匝数比不变，负载变【3】

如图所示,理想变压器原、副线圈接有额定电压均为20V的灯泡a和b。当接入u=220sin100πt(V)的交流电源时,两灯泡均能正常发光。设灯泡不会被烧坏,下列说法正确的是(

)A.原、副线圈匝数比为11∶1B.原、副线圈中电流的频率比为11∶1C.当滑动变阻器的滑片向下滑少许时,灯泡b变亮D.当滑动变阻器的滑片向下滑少许时,灯泡a变亮答案:D

4．如图所示，理想变压器的输入端通过灯泡L1与输出电压稳定的正弦式交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态。当S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法正确的是(

)A．灯泡L1变亮B．灯泡L2变亮C．原线圈两端电压不变D．副线圈两端电压变大开关闭合时，认为R减小.

答案:BD开关闭合时，认为R减小.交流电电源相当于无内阻的电源，路端电压不变。所以划掉变压器后.电压为路端电压的无件，电压不变(无论R如何变)变压器动态分析

小技巧（串反并同）

【6】

如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1,现在原线圈两端加上交流电压u=311sin100πt(V)时,灯泡L1、L2均正常发光,电压表和电流表可视为理想电表,则下列说法正确的是(

)A.该交变电流的频率为100HzB.电压表的示数为155.5VC.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,则电流表读数变大D.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,则L1将变暗,L2将变亮答案:C

交流电电源相当于无内阻的电源，路端电压不变。所以划掉变压器后.电压为路端电压的无件，电压不变(无论R如何变)

答案:C10.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦式交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。甲

乙下列说法正确的是(

)A.输入电压u的表达式B.只断开S2后,L1、L2均正常发光C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W答案:D

11.如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=Umsin

ωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是(

)A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小答案:C12.(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片。保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是(

)A.P向下滑动时,灯L变亮B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变C.P向上滑动时,变压器的输入电流减小D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大答案:BD自并联结构

滑片两端的电阻并联，滑变自己就是并联的结构两电阻相同时，整体电阻最大。

（1）分析自并联之外的用电器：将自并联整体当成变化的电阻；

（2）分析自并联里面的用电器:画圈经过它，将滑变在圈上的部分当成变化的

电阻.13.(2021·湖南卷)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2,输入端C、D接入电压有效值恒定的交流电源,灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是(

)A.L1先变暗后变亮,L2一直变亮B.L1先变亮后变暗,L2一直变亮C.L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗D.L1先变亮后变暗,L2先变亮后变暗A11.如图所示的理想变压器原线圈接u=220sin314t(V)的正弦式交变电流,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器,所有电表均为理想电表,其中电压表V2的示数为11V,下列说法正确的是(

)A.副线圈中电流的频率为100HzB.变压器原、副线圈的匝数比为20∶1C.滑片P向上滑动过程中,V2示数变大,A2示数变小D.滑片P向下滑动过程中,R0消耗的功率减小,变压器输入功率增大B12.下图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。设变压器为理想变压器,输入电压恒定,R0表示输电线的总电阻。假设用户端为纯电阻用电器,总电阻为R,当R阻值减小时,图中各理想电表示数减小的是()A.V2 B.V3C.A1 D.A2答案:B13.调压变压器是一种自耦变压器,它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,CD间加上正弦交流电压,移动滑动触头P的位置,就可以调节输出电压。在输出端MN连接了定值电阻R1、R2,滑动变阻器R3,理想交流电流表和电压表,则下列判断正确的是()A.当P不动,滑动变阻器滑片向上滑动时,电流表读数变小,电压表读数不变B.当P不动,滑动变阻器滑片向下滑动时,电流表读数变大,电压表读数变大C.当R3不变,滑动触头P顺时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小D.当R3不变,滑动触头P逆时针转动时,电流表读数变小,电压表读数变小答案:C14.如图所示,一理想自耦变压器的原线圈与交流发电机的输出端K、L相连,副线圈接有可调电阻R,滑动触头P与线圈始终接触良好。发电机输出电压的有效值U0保持恒定,线圈转动的角速度为ω,t=0时线圈平面与磁场方向平行,则下列说法正确的是()A.变压器原线圈两端的电压U=U0sinωtB.t=时,发电机输出电压的瞬时值为U0C.若仅将滑动触头P向下滑动,则交流电流表的示数减小D.若使电阻R增大的同时,将滑动触头P向下滑动,则原线圈的输入功率增大答案:BC15.图甲是家用台灯亮度调节原理图,理想自耦变压器的a、b间接入如图乙所示的正弦交流电压。交流电流表A为理想电表,灯泡额定电压为15V、额定功率为30W(设灯泡的阻值保持不变),当P在c处时灯泡正常发光。下列说法正确的是()A.灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与c点下方的匝数之比为44∶3B.当灯泡正常发光时电流表的读数为2AC.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入功率变大D.将调压端的滑动触头P向下移动时,变压器的输入电压变小答案:A（16）(多选)理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1，电表均为理想表，原线圈c、d两端的交变电压为

则（）

A.开关与a连接，当t=1/600s时V1示数为220VB.开关与a连接，当滑片P向上移动的过程中，V0的示数不变

，但原线圈电流变小C.开关与a连接，当滑片P向上移动的过程中，V1的示数增大，电流表示数变小D.开关由a扳向b时，电压表V1和电流表

的示数均变小ACA.U增大、R1功率增大C.I增大、R1功率减小D.I减小、R1功率不变B.U不变、输入功率减小（17）（多）理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么()BD答案B18．(2016·天津理综，5)如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(

)A．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C．当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D．若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大转到解析19．(2016·海南单科，9)(多选)如图(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为电阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示。下列说法正确的是(

)A．变压器输入、输出功率之比为4∶1B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C．u随t变化的规律为u＝51sin(50πt)(国际单位制)D．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大备选训练转到解析如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．

交流电源电压保持不变，三个定值电阻阻值相等，滑动变阻器阻值最大阻值为定值电阻的两倍，滑动片从中点向下缓慢滑动的过程中，下列说法中正确的是(

)A．A1示数变大B．电压表V示数变大C．电流表A3示数变大D．R消耗的功率先变大后变小

例1U

假设法判断电表读数变化

滑片P下滑

U

假设法判断电表读数变化

滑片P下滑

矛盾了哦，假设错了！如何判断功率的变化？假设法只能判断出滑动变阻器的电流增大，电压减小，但无法判断其乘积（功率）如何变化？U

推导法判断功率的变化

U

等效电源判断功率的变化U

U

等效电源断路电压

断路

短路

短路电流

电源没有接入电路时两极之间的电压等于电源电动势。

U

等效电源断路

短路

U

等效电源

纯电阻电路中电源输出功率随外电阻变化的关系

P出0RrP出m均值不等式：两个量乘积为定值，这两个量之和有最小值。当R=r时，电源的输出功率最大。

电源输出功率、热功率随干路电流变化的关系P热=I2rP出=EI-I2r

电源输出功率、热功率和总功率随内电压的变化关系

E

A．A1示数变大B．电压表V示数变大C．电流表A3示数变大D．R消耗的功率先变大后变小太明论理交流电源电压保持不变，三个定值电阻阻值相等，滑动变阻器阻值最大阻值为定值电阻的两倍，滑动片从中点向下缓慢滑动的过程中

滑动片从中点向下缓慢滑动的过程中电流表A3示数变大电流表A2示数变大电流表A1示数变大电压表V示数变小串反并同串联分压

R消耗的功率先变大后变小如图所示，降压比为2:1的理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．

交流电源电压保持不变，三个定值电阻阻值相等，滑动变阻器阻值最大阻值为定值电阻的两倍，滑动片从中点向上缓慢滑动的过程中，下列说法中正确的是(

)

味道江湖1如图所示，降压比为2:1的理想变压器原线圈接在理想交流电源上，图中各电表均为理想电表．

三个定值电阻阻值相等，滑动变阻器阻值最大阻值为定值电阻的两倍，滑动片从中点向下缓慢滑动的过程中，下列说法中正确的是(

)

味道江湖2如图所示，总匝数降压比为5:3的理想变压器原线圈接在理想交流电源上，图中各电表均为理想电表．

三个定值电阻阻值相等，滑动变阻器阻值最大阻值为定值电阻的两倍，滑动片P1置于中点位置，下列说法中正确的是(

)

味道江湖3(多选)如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线总电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变．现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光．则下列说法正确的是(

)A．仅闭合开关S，灯L1会变亮B．仅闭合开关S，r消耗的功率会变大C．仅将滑片P下移，电流表的示数会变大D．仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小

跟我走大显身手例2高压输电的几种关系

F

输电线电阻负载用户输电线电阻

输电线总电阻为r电压关系功率关系电流关系

损失功率

流流共患难同荣辱压压共分担同分享等效电源

等效电阻等效电阻等效电阻

(多选)如图所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为升压比（总匝数比）为1：