浅析等效阻抗在变压器教学中的有效运用

胡启业

(广东江门市棠下中学 529085)

如果对历来教学或者一般高中物理题型做一个考察和统计，不难发现，其中高频率出现的一个如“有用电器接入理想变压器的原线圈”的物理模型概念题，一般教学中，教师会采取传统的动态分析和计量教学方法，往往学生在这样的教学环境中难以把握新知识，尤其是遇到比较抽象的概念、知识的时候往往显得束手无策，这就导致学生遇到此类题型时，大脑缺乏一个主要的、整体的解题思维，不会套用知识进行解题，导致在解决该类题型时容易丢分，学到的知识也只是停留在表面.对于此类为问题，将等效抗阻的思维运用到物理模型分析中，具有一定的意义与作用，能更好帮助学生提高解题能力.

一、理想变压器等效阻抗公式的一般推导

图1

典例一通过对图1的观察，可以得知，当该变压器两端相同的线圈R1、R2发生变化时，相应地L1、L2也会发生先后相应地发生变化，就是相当于在该线路中，R与L之间的线路是有一定的联系的，R数值的变化对L的大小有着间接性的影响.所以，基于该现象，并运用相关的物理电路原理，可以延伸出一个电路图，其中用等效电阻R3等效代替.由一般变压器电压规律可以得出以下推导公式：U1÷U2=R1÷R2变化为U1=(R1÷R2)×U2，由此可知负载电阻R消耗功率P=U12÷R，由此出发可知等效阻抗在其中消耗P=U12÷R,P=P,由此即可得出理想等效阻抗的的一般公式.

二、理想变压器等效公式的一般运用

典例一如图2所示，在当图2线路中所接的负载电阻发生变化时，I1、I2也相应发生变化，即R1具有双重影响，基于此现象，可将一个等效电阻R1接在其中，如图3所示.从图2基本信息可以算的，U1=n1÷n2×U1、I1=n2÷n1×I2、I2=U2÷R1，再由图3可以得出R1=U1÷I1.

通过对以上所有公式的联合解析，设置一个新接于电路的R1′、代替，即得公式R1′=(n1÷n2×U2)÷(n2÷n1×I2)=(n1÷n2)2×R1,所以，得出最终的等效抗阻值为R1′=(n1÷n2)2×R1.

此类方式即为通过对某种电路的等效替换，在基本信息不变的前提之下，延伸出另一种思维，简单方式替换复杂题型，从而达到理解题型与掌握题型的统一.

1.一般性原理题型分析

典例二如上图所示，在这个理想变压器中，5只灯泡分别接于原副圈线之上，灯泡各方面均相同，若在灯泡B、C、D、E均能正常发光的情况之下，那么灯泡A能否正常发光？

解析可以设各个灯泡的电阻为R，可以得出其总的电阻为R总=R÷4，那么R=(n1÷n2)2×R总=4R，结合相关的物理原理知识，可以得出灯泡A线路上的电压为U1/5,这时候R总电压为4U1/5，所以，这正是灯泡A正常发光的条件，灯泡能够正常发光.

2.相关拓展

拓展探析如果在变压器正常运行的情况下，如果其中一个灯泡B出现断线不亮的情况，在这样的情况之下，其他的几个灯泡是什么情况？

解析此种题型是比较考验综合解题思维的一种题型，在解题时，应该先考虑用等效阻抗的解题方法，再者就是要能够正确运用其公式进行分析.B灯泡不参与运行，所以此时其他灯泡的分得电流相对就会增多，此时R增大，R总的数值同样也得到增加，这就导致原线圈流过的电流受到影响，A灯流经电流减少，故会变暗，此时其他几个灯泡由于流经电流相应得到增加，所以亮度均会在原来的基础上增加.

在变压器的教学与学习过程中，如果只按照传统的方式，对于物理模型的思维的培养只会止步不前.所以在将“二级理论”运用到实际教学与学习过程中，进行科学的、有效的推导和实际应用探析，将实际在教学中遇到的典型知识点和相应的具体实例结合起来，将“二级理论”普及到每一个学生的同时，在确保学生接收到教师的信息同时，加上具体的例子解析探究，巩固学生的知识掌握，同时也有助于学生对知识的吸收与创新.这对于教师的课堂教学具有一定的辅助作用，同时也能够更为科学地提高学生对物理知识的理解与掌握能力，提高思维的灵活性与相关的解题能力，减少不必要的解题步骤，进而提高考试效率.同时，教师在教学中也应该注意对该类题型的拓展，注重举一反三的教学法，提高学生的知识运用能力与总结、创新能力.