(讲义)第3章 素养培优课(2) 变压器综合问题-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

素养培优课(二)　变压器综合问题 1．会分析变压器的动态变化问题，掌握解答此类问题的思路。 2．理解自耦变压器和互感器的原理。 3．掌握变压器的原理，会解答具有多个副线圈的变压器问题。 考点1　理想变压器的动态变化问题 1．理想变压器动态变化的两种情况 (1)原、副线圈的匝数比不变，分析各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1。 (2)负载电阻不变，分析各物理量随原、副线圈的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→P2→P1→I1。 2．需要注意的几点 (1)负载增多，不等于电阻变大。并联的负载增多对应用电器增多，消耗功率增大，其总电阻减小。 (2)负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断：先要由＝判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻变大或变小的情况，由欧姆定律确定副线圈中的电流I2的变化情况，最后再由P入＝P出判断原线圈中电流的变化情况。 3．动态问题的分析思路可表示为 【典例1】　如图所示，理想变压器初级线圈接一正弦交流电源，其交变电压的有效值恒定不变。则下列说法正确的是(　　) A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小 B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变大 C．只将S3从闭合变为断开，电阻R2两端电压增大 D．只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小 思路点拨：(1)S1从2拨到1，U2变大，S2从4到3，U2变小。 (2)S3闭合，U2电压不变，滑动触头向上，R点变大。 D　[只将S1从2拨向1时，n1变小，因为＝，故U2变大，I2变大，P2＝U2I2也变大。因为P1＝P2，所以P1也变大，又因为P1＝U1I1，U1不变，I1变大，故A错误；只将S2从4拨向3，n2变小，由＝，得U2变小，则I2变小，P2＝U2I2也变小，P1＝P2，所以P1也变小，又因为P1＝U1I1，U1不变，I1变小，故B错误；只将S3从闭合变为断开，少一个支路，电阻R2与R3串联支路电压不变，故R2的电流、电压都不变，故C错误；R3的滑动触头上移，总电阻变大，输出电流变小，输出功率变小，又因为P1＝P2，故P1也变小，I1变小，D正确。] 含有变压器的动态电路问题分析 [跟进训练] 1．如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是(　　) A．电压表V1示数增大 B．电压表V2、V3示数均增大 C．该变压器起升压作用 D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动 D　[由于变压器原线圈的电压不变，因此电压表V1、V2的读数均不变，选项A、B均错误；由题意可知，＝，又＝，联立得＝4，该变压器起降压作用，选项C错误；由于副线圈的电压不变，电流表A2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的电阻变小，所以滑动变阻器连入电路的阻值变小，选项D正确。] 考点2　几种特殊的变压器 在现实生活中，除了输电线路用的大型变压器之外，在日常的工作和生活中还会用到一些常见的变压器，我们一起来认识一下它们的结构和原理。 1．自耦变压器 如图所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用。 甲　　　　　乙　　　　　　　　丙 2．电压互感器 (1)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；为了安全，外壳和副线圈应接地。 (2)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压。 3．电流互感器 (1)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表；为了安全，外壳和副线圈应接地。 (2)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流。 【典例2】　(多选)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则(　　) 甲　　　乙 A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V B．甲图是电流互感器，输电电流是100 A C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V D．乙图是电流互感器，输电电流是100 A 思路点拨：(1)电压互感器并联在电路中，电流互感器串联在电路中。 (2)两种互感器都是把高电压、大电流变为低电压、小电流。 AD　[甲图是电压互感器，电表是电压表，故B错误；根据匝数比＝，有U1＝U2＝×220 V＝22 000 V，故A正确；乙图是电流互感器，电表是电流表，故C错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比＝，有I1＝I2＝×10 A＝100 A，故D正确。] 互感器的区分