微点突破12　等效电阻法分析变压器问题 课件 -2027届高考物理一轮复习

高考总复习 物理 人教版 微点突破12　等效电阻法分析变压器问题 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 一个副线圈的变压器 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。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 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可得=,解得U2=U1， 所以，负载电阻R消耗的功率为P==。 在图(b)中等效电阻消耗的功率为P'=， 由P=P‘,解得a、b间的等效电阻为R’=R。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 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'=R,这个方法叫理想变压器等效电阻法。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 (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(　　) 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 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=()2R0时,R获得的功率最大 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 [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,根据=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=得=,解得R=()2R'= ()2R0,故C错误,D正确。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 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U=220 V,串联了一个阻值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。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 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 [解析]　变压器在原线圈电路中的等效电阻为R'=,根据串联电路中电阻消耗的功率关系可知,当R'=r时,R'上消耗的功率最大,解得n2=1 500匝,B项正确。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 如图所示,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交流电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是(　　) 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 A.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变 B.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大 C.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大 D.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率减小 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 [解析]　设原线圈两端电压为U1,副线圈两端电压为U2,通过原线圈的电流为I1,通过副线圈的电流为I2,保持P1位置不变,将原、副线圈及电阻R1等效为一定值电阻,由理想变压器变压规律和变流规律可得,原、副线圈及定值电阻R1的等效电阻为R'===()2=()2R1,P2向左缓慢滑动过程中,R2接入电路的电阻减小,则整个电路的总电阻减小,由欧姆定律可知,回路中电流I增大,原线圈两端电压增大,又电源电压不变,故电压表示数U减小,A项错误;由于原线圈两端电压增大,由理想变压器变压规律可知,副线圈两 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 端电压增大,故R1消耗的功率增大,B项正确;当P2位置不变,P1向下滑动时,n2减小,等效电阻R'增大,由欧姆定律可知,回路中电流减小,R2两端电压减小,C项错误;P1初始位置在副线圈正中间,此时等效电阻的阻值为R等效=()2R1=4R<R2,保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,副线圈的匝数变小,等效电阻的阻值增大,当等效电阻的阻值等于R2时,R1消耗的功率最大,当等效电阻的阻值大于R2时,R1消耗的功率减小,故D错误。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 两个副线圈的变压器 变压器如图甲所示。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 把原线圈及其后面电路等效为一个电阻R,如图乙所示。 根据功率关系结合变压器原理可得U1I1=+,, 即U1I1=()2·+()2·， 解得==()2·+()2·。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 (多选)(2026·湖南长沙模拟)某理想变压器由一原线圈和两副线圈组成,如图所示,M、N端接电压有效值恒为U=36 V的正弦式交变电流,定值电阻R1=6 Ω。线圈匝数比为n1∶n2∶n3=3∶2∶1,定值电阻R2=4 Ω。滑动变阻器R3的阻值在0.5 Ω到 3 Ω间可调,则(　　) 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 A.R3=0.5 Ω时,R3的功率为36 W B.R3的阻值从0.5 Ω增到3 Ω,R3的功率逐渐减小 C.R3的阻值从0.5 Ω增到3 Ω,变压器的输出功率先增大后减小 D.R3=2 Ω时,R3的功率达到最大值 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 [解析]　将原线圈及其后面的电路等效为一个电阻R,如图所示 根据功率关系结合变压器原理可得U1I1=+ 即U1I1=()2·+()2· 解得==()2·+()2·=+ 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 所以等效电阻为R= 当R3=0.5 Ω时,R=3 Ω,原线圈的电流为I1== A=4 A 原线圈两端电压为U1=U-I1R1=36 V-4×6 V=12 V 根据变压器原理可得U1∶U3=n1∶n3,解得U3=4 V R3的功率为P3== W=32 W,故A错误; 根据欧姆定律可得原线圈的电流为I1= 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 原线圈两端电压为U1=U-I1R1 R3两端电压为U3=·U1 R3消耗的电功率为P3= 联立整理解得P3= 当25R3=,P3有最大值,解得R3=0.4 Ω R3的阻值从0.5 Ω增到3 Ω,R3的功率一直减小,R3=0.4 Ω时,R3的功率达到最大值,故B正确,D错误; 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 当R=R1时,变压器的输出功率最大,此时有R1=R=,解得R3=2 Ω,所以R3的阻值从0.5 Ω增到3 Ω,变压器的输出功率先增大后减小,故C正确。 第十三章　交变电流　传感器　电磁波　相对论 $