(讲义)第3章 素养提升课 变压器的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

素养提升课　变压器的应用 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工作原理。 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。 　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 U1U2I2P1I1。 【典例1】　理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节，在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，如图所示。下列情况可能出现的是(　　) A．若Q位置不变，将P向上滑动，U′变大 B．若Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大 C．若P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大 D．若P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变 C　[当理想变压器的输入电压U，以及原、副线圈的匝数比不变时，副线圈两端的电压也不变，A项错误；由P出＝知R增大时，输出功率减小，又由P入＝P出得原线圈中的电流表读数要减小，B项错误；Q向上滑动时，U′增大，而负载电阻不变，输出功率要增大，则输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大，C项正确，D项错误。] 含有变压器的动态电路问题分析 [跟进训练] 1．如图，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开，当K接通时，以下说法正确的是(　　) A．灯泡L1的亮度增加 B．原线圈中的电流增大 C．副线圈两端M、N的输出电压减小 D．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小 B　[根据＝得U2＝U1，理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出电压也不变，故C错误；当K接通后，两个灯泡并联，电路的总电阻减小，副线圈的电流I2＝变大，所以通过电阻R的电流变大，电压UR＝I2R变大，那么L1的电压UL1＝U2－UR减小，所以通过灯泡L1的电流IL1＝减小，灯泡L1的亮度变低，故A、D错误；由理想变压器电流关系＝知，I2增大，所以原线圈中的电流I1增大，故B正确。] 　 几种特殊的变压器 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，AB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 项目 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 串联在待测高流电路中 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 【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(　　) 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 AD　[题图甲是电压互感器，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；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故C错误；只有一个副线圈的变压器，电流与匝数的关系为＝，有I1＝I2＝×10 A＝100 A，故D正确。] 互感器的区分技巧 (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。 (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，前者电压表后者电流表； ②原、副线圈匝数关系不同； ③原线圈接线方式不同，前者并接在火线和零线间，后者串接在火线上。 [跟进训练] 2．如图所示，电压互感器、电流互感器可看成理想变压器，