试论理想变压器的百变题型

江西省于都县于都中学(342300)

陈东平●



试论理想变压器的百变题型

江西省于都县于都中学(342300)

陈东平●

理想变压器是人教版必修2的内容，也是今年来高考的常考内容.变压器原理是电磁感应的应用，电磁感应可以综合高中物理力电磁等方面综合，这为理想变压器的题型百变创造了可能性

变压器;问题;电磁感应

理想变压器是人教版必修2的内容，也是今年来高考的常考内容.变压器原理是电磁感应的应用，电磁感应可以综合高中物理力电磁等方面综合，这为理想变压器的题型百变创造了可能性.本文将从理想变压器的原理谈起，从基本题型出发，来探讨理想变压器的多种题型.

一、理想变压器原、副线圈基本关系的应用

1．基本关系

(1)P入=P出；

(4)原、副线圈的每一匝的磁通量都相同，磁通量变

化率也相同，频率也就相同．

2． 制约关系

(1)电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定．

(2)功率：P2决定P1，即原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定．

(3)电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比共同决定．

二、常规题型

例1 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图1所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流的有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为( ).

A．380V和5.3AB．380V和9.1A

C．240V和5.3AD．240V和9.1A

答案:B

点评 1.关于理想变压器的四点说明.(1)直流电源不能应用于变压器．(2)交变电流的电压和电流能通过变压器改变，但是变压器不能改变电源的频率．(3)理想变压器本身不消耗能量．(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值．

2．变压器的电压、功率、电流问题

三、理想变压器的百变题型

变化1 理想变压器的动态分析问题

例2 如图2所示，理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt，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

选：C

变化2：一原多副问题

例3 一台理想的变压器，原线圈的匝数为n1,副线圈有两组，匝数分别为n2和n3，原线圈的电压为U1，电流为I1；两组副线圈的电压分别U2和U3，电流分别为I2和I3，则下面的结论正确的是( ).

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

答案为ACD．

点评 当有多个副线圈时，电流与匝数成反比不再成立．而应根据电压与匝数的关系和输入功率等于输出功率确定定量关系．

变化3 电路中接入电容、电感线圈等原件

例4 如图3，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( ).

A．Uab:Ucd=n1:n2

B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小

C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大

D．将二极管短路，电流表的读数加倍

解析 因为二极管具有单向导电性，电压比不再满足匝数比，A不对；增大负载的阻值R，输出功率变小，则输入电流变小，那么电流表的读数减小，B正确，cd间的电压由变压器的副线圈电压和变压器匝数决定，与负载电阻R无关，C错误；若二极管短路则 ，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，D正确.

[1]多种方法求解理想变压器问题 王进 《中学生数理化:高二高三版》 2013.11

[2]变压器应用题的解法哪一种正确 陈汉炎 《湖南中学物理》 2012.12

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