第12章 微专题十一 等效电阻法分析变压器问题(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第十二章　交变电流　电磁波　传感器 微专题十一　等效电阻法分析变压器问题 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 谢谢观看 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 考向 定位 1.知道变压器的工作原理，掌握变压器的规律，会分析变压器的动态变化问题；2.理解远距离输电的原理，会计算线路损失的电压、功率和输送的功率． 　如图(a)所示，设理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈电压分别为U1、U2，副线圈负载电阻为R，我们可以将变压器与负载看为一个整体，等效为一个新的电阻R′，即为a、b间的等效电阻，等效电路图如图(b)所示． 设变压器等效负载电阻为R′，在图(a)中由变压器的变压规律 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)， 解得U2＝ eq \f(n2,n1)U1 所以负载电阻R消耗的功率为P＝2,2) eq \f(U,R) ＝2,2) eq \f(nU eq \o\al(2,1),n eq \o\al(2,1)R) 在图(b)中等效电阻消耗的功率为P′＝2,1) eq \f(U,\a\vs4\al(R′)) 由P＝P′，解得a、b间的等效电阻为R′＝2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R 通过以上的分析可知：在只有一个副线圈的理想变压器电路中，原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，副线圈负载电阻为R，则变压器的原、副线圈和负载电阻可以等效为一个电阻R′＝2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R，这个方法叫理想变压器等效电阻法． [例1]　(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联，如图所示．心电图仪与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2.在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，将可变电阻R的阻值调小的过程中(　　) A.原线圈两端的电压不变，副线圈两端的电压不变 B.通过原线圈的电流变大，通过副线圈的电流变大 C.当R＝R0时，R获得的功率最大 D.当R＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1))) eq \s\up12(2)R0时，R获得的功率最大 【解析】　在原、副线圈匝数比一定的情况下，R减小，副线圈电流I2增大，设原线圈电流为I1，根据I1n1＝I2n2知I1增大，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，满足U0＝I1R0＋U1，I1增大，所以U1减小，根 eq \f(U1,n1)＝ eq \f(U2,n2)知U2减小，故A错误，B正确；把变压器和R等效为一个电阻R′，R0当作电源内阻，当内、外电阻相等即R0＝R′时，R获得的功率最大，根据 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2)得 eq \f(I1R′,I2R)＝ eq \f(n1,n2)， 解得R＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1))) eq \s\up12(2)R′＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n2,n1))) eq \s\up12(2)R0，故C错误，D正 确． 【答案】　BD [例2]　如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n1为1 000匝，所加电压为U＝220 V，串联了一个阻值为r＝4 Ω的电阻；副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头Q调节，副线圈接有电阻R＝9 Ω；2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R相当于变压器在原线圈电路中的电阻，当n2取下列哪个值时，R消耗的功率最大(　　) A.2 000匝　　　　　B．1 500匝 C.600匝 D．400匝 【解析】　变压器和R的等效电阻为R′＝2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R，当等效电阻R′与r相等时，R消耗的功率最大，即2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R＝r，解得n2＝1.5n1＝1 500匝，故B正确． 【答案】　B [例3]　如图是某一理想变压器所在电路的电路图，交变电源的输出电压U的有效值不变，电阻R0、R1已知，、、为理想交流电表，滑动变阻器总阻值为R，原、副线圈匝数比为k＝2，且R1＝ eq \f(R0,8)，R＝R0.当滑动变阻器的滑片P由最上端向下滑动的过程中，下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数增大 B.电流表的示数减小 C.电流表的示数减小 D.变压器副线圈输出的功率先增大后减小 【解析】　作出等效电路图如图所示，由“等效电阻法”可知Rx＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n1,n2))) eq \s\up12(2)(R1＋R)，滑片P下移，R减小，Rx减小，则等效电路图中的电流I1＝ eq \f(U1,Rx)增大，即电流表的示数增大，由变压器电流与匝数关系I1n1＝I2n2知副线圈中电流I2即电流表示数也增大，故B、C错误；R0两端电压增大，而Rx两端电压，即原线圈输入电压U1＝U－I1R0，则U1减小，由电压与匝数关系知副线圈输出电压，即电压表示数减小，故C错误；滑动变阻器总阻值R≤R0，则等效电阻 eq \f(R0,2)≤Rx≤ eq \f(9R0,2)，将R0看为交流电源U的内阻，Rx看为外电阻，对理想变压器，等效电阻Rx消耗的功率P即为变压器副线圈 输出的功率，当Rx＝R0时，变压器副线圈输出的功率最大，在滑片下滑时，Rx减小，P先增大后减小，选项D正确． 【答案】　D [例4]　加在理想变压器原线圈上的交流电源的电动势为E，内阻为r，与副线圈相连的负载电阻阻值为R，如图所示．求： (1)原线圈中的电流I1为多大时，负载R上获得的功率最大，最大值是多少？ (2)负载获得最大功率时，变压器的原、副线圈的匝数比为多大． 【解析】　(1)负载R获得最大功率时，电源的输出功率最大． 将变压器和电阻R等效为一个整体，变压器的等效电阻为R′＝2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R 电源的输出功率为 P＝I eq \o\al(2,1)R′＝I eq \o\al(2,1)·2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R＝EI1－I eq \o\al(2,1)r 当I1＝ eq \f(E,2r)时，电源的输出功率最大，这时R消耗的功率也是最大，此时的功率为Pmax＝ eq \f(E2,4r). (2)将I1＝ eq \f(E,2r)代入I eq \o\al(2,1)·2,1) eq \f(n,n eq \o\al(2,2)) R＝EI1－I eq \o\al(2,1)r，可得电阻消耗的功率最大时，原、 副线圈的匝数比为 eq \f(n1,n2)＝ eq \r(\f(r,R)). 【答案】　(1) eq \f(E,2r)　 eq \f(E2,4r)　(2) eq \r(\f(r,R)) $$