专题提升Ⅺ 变压器的综合问题-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第二册）

专题提升Ⅺ 变压器的综合问题 模块一 知识掌握 知识点一　几种常见的变压器 【重难诠释】 1．自耦变压器 图甲所示是自耦变压器的示意图．这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈．如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压． 调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2. 2．互感器 分类 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测电路中 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流 利用的关系式 ＝ I1n1＝I2n2 注意　(1)电压互感器是降压变压器，据＝，知n1>n2.电流互感器是升压变压器，据＝，知n1<n2. (2)区分电压互感器与电流互感器的三个标志． ①测量仪器不同，电压互感器用电压表，电流互感器用电流表． ②原、副线圈匝数关系不同． ③原线圈接线方式不同，前者接在火线和零线间，后者接在火线上． (3)使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地． [例题1] （2023春•海安市校级期中）一电吹风电路图如图所示，a、b、c、d为四个固定触点：可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态，输入电压220V保持不变，n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，小风扇的额定电压为60V，正常工作时小风扇输出功率为36W。下列说法正确的有（　　） A．小风扇的内阻是100Ω B．触片同时与a、b接触时吹冷风 C．理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2＝11：3 D．吹热风时和吹冷风时通过电吹风的总电流相等 [例题2] （2022春•新会区校级月考）如图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在A、B端输入电压按u＝220sin100πt（V）规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是（　　） A．接入风扇的交流电频率为100Hz B．触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110V C．触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大 D．触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快 [例题3] （2023春•南昌县校级月考）如图甲所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为10：1，灯泡L的额定功率为6W，电表均为理想电表。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，开关S闭合后灯泡L恰正常发光。下列说法正确的是（　　） A．副线圈交变电流的频率为5Hz B．电压表的示数为4.24V C．电流表的示数为0.20A D．灯泡正常发光时的电阻为1.5Ω 知识点二　理想变压器的制约关系和动态分析 【重难诠释】 1．电压、电流、功率的制约关系 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝. (2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0. (3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝(只有一个副线圈时)． 2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1. [例题4] （多选）（2023春•河池期末）如图所示，理想变压器原线圈的a、b两端接正弦交变电源，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想交流电表。已知滑动变阻器的总阻值小于R0，下列说法正确的是（　　） A．若滑片P向上滑动，则电压表的示数变大 B．若滑片P向上滑动，则电流表的示数变小 C．若滑片P向下滑动，则R消耗的功率变小 D．若滑片P向下滑动，则电压表的示数变化ΔU和电流表的示数变化ΔI的比值变大 [例题5] （2023春•宁河区期末）如图所示，理想变压器原线圈的a、b两端接正弦交变电源，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。已知滑动变阻器的总阻值小于R0，下列说法正确的是（　　） A．若滑片P向上滑动，则R0消耗的功率变大 B．若滑片P向上滑动，电压表的示数变大，电流表的示数变小 C．若滑片P向下滑动，则R消耗的功率变小 D．若滑片P向下滑动，则电压表的示数变化ΔU和电流表的示数变化ΔI的比值变