第三章 小专题10　变压器的几类典型问题分析 课件 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦变压器典型问题，涵盖多副线圈、自耦变压器、互感器等特殊类型，原线圈负载及动态问题分析。通过复习理想变压器基本关系导入，逐步过渡到复杂场景，搭建从基础到应用的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过例题解析（如多副线圈电流计算、互感器区分）和规律总结（动态分析思路模型），培养学生模型建构与科学推理能力。融入能量观念，帮助学生掌握复杂电路分析方法，教师可借助此资料提升教学效率，学生能深化对变压器原理的理解。

小专题10　变压器的几类典型问题分析 [学习目标]　 1.知道并了解几种常见的自耦变压器、电压互感器及电流互感器等(重点). 2.掌握变压器原线圈有负载的电路的分析方法(重难点). 3.掌握变压器动态问题的分析方法(重难点). 知识点一　认识几种特殊的变压器及情况分析 1.多副线圈的理想变压器 (1)模型如图所示 (2)电压关系 (3)功率关系 P入=P出,原线圈电能全部转化为两副线圈电能.即P1=P2+P3. (4)电流关系 由功率关系得I1U1=I2U2+I3U3,故I1n1=I2n2+I3n3. 2.自耦变压器 (1)图甲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. (2)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. 3.互感器 [例1] (多副线圈的理想变压器的计算) 在如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3=6∶3∶1,电流表均为理想交流电流表,两电阻阻值相同.当在原线圈两端加上大小为U的交变电压时,三个电流表的示数之比I1∶I2∶I3为(　　) [A] 1∶2∶3 [B] 1∶2∶1 [C] 1∶3∶6 [D] 5∶9∶3 D [例2] (自耦变压器)(多选)调压变压器是一种自耦变压器,它的构造如图所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上.A、B间加上正弦交流电压U,移动滑动触头P的位置,就可以调节输出电压.在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表,滑动变阻器的滑动触头为Q,则(　 　) [A] 保持P的位置不动,将Q向下移动时,电流表的示数变大 [B] 保持P的位置不动,将Q向下移动时,电流表的示数变小 [C] 保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的示数变大 [D] 保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的示数变小 BC [例3] (电压、电流互感器)(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 互感器的区分技巧 ·规律总结· (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,前者用电压表,后者用电流表; ②原、副线圈的匝数关系不同; ③原线圈接线方式不同,前者并联在火线和零线间,后者串联在火线上. [例4] (原线圈前有负载的情况分析)含有理想变压器的电路如图所示,L1、L2、L3、L4为规格相同的四只灯泡,a、b端接正弦式交流电源,电源的输出电压的有效值恒定.若开关S闭合后,四只灯泡均正常发光,则变压器原、副线圈的匝数比为(　　) [A] 1∶1 [B] 3∶1 [C] 1∶3 [D] 4∶1 B 【解析】 四只灯泡均正常发光,设原线圈中的电流为I,则副线圈中干路电流为3I,根据变压器电流关系得n1∶n2=I2∶I1=3∶1,B正确,A、C、D错误. 【易错提醒】 误认为灯泡L1的功率为变压器原线圈的输入功率,实际上灯泡L1与原线圈是串联关系,是独立的. 知识点二　理想变压器的动态分析 1.变压器的原、副线圈各物理量间的制约关系 (3)功率制约 理想变压器的功率P入=P出,变压器的输入功率是由输出功率决定的. 2.变压器动态分析的两种情况 匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况 3.变压器动态问题分析的一般思路: A [C] 单刀双掷开关与a连接,在滑动变阻器的滑片P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小 [D] 当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数均变小 1.理想变压器动态分析问题的答题思路模型 ·规律总结· 2.需要注意的几点 (1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”,即用户消耗多少,原线圈就提供多少,因而输出功率决定输入功率. (2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源,对负载电路进行动态分析时,可以参照直流电路动态分析的方法. ·规律总结· (3)负载增多不等于电阻变大.并联的负载增多,用电器增多,消耗功率增大,总电阻减小. ·规律总结· 感谢观看 =,=,即==,任意两线圈两端电压之比等于匝数之比. 项目 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高电压电路中 串联在待测大电流电路中 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 【解析】 由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知=,=,解得U2=U,U3=U,设电流表A3的示数为I,由欧姆定律得I3=I==, 则I2===3I,理想变压器输入功率与输出功率相等,即U1I1=U2I2+U3I3, 解得I1=I,则I1∶I2∶I3=5∶9∶3,故A、B、C错误,D正确. 【解析】 当P的位置不动时,U2=U1不变,将Q向下移动,R就变大,由I2=知I2减小,选项A错误,B正确;保持Q的位置不变,R不变,将P逆时针旋转,则n2增大,U2必增大,所以I2也增大,选项C正确,D错误. 【解析】 题图甲是电压互感器,电表是电压表,B错误;根据变压比=, 有U1=U2=×220 V=22 000 V,A正确;题图乙是电流互感器,电表是 电流表,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,D正确. (1)电压互感器是降压变压器,根据=知n1>n2. 电流互感器是升压变压器,根据=知n1<n2. (1)电压制约 当变压器原、副线圈的匝数之比一定时,输出电压U2由输入电压U1决定,即U2=. (2)电流制约 当变压器原、副线圈的匝数之比一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=. [例5] 如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表.从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u=220sin(100πt)V,则(　　) [A] 当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22 V [B] 当t= s时,c、d间电压的瞬时值为110 V 【解析】 原、副线圈的匝数之比为10∶1,原线圈两端的电压有效值U1= V=220 V,根据 =,代入数据得U2=22 V,故电压表的示数为22 V,故A正确;当t= s时,c、d间电压的瞬时值u1=220sin (100π×) V=110 V,故B错误;当单刀双掷开关与a连接,滑动变阻器的滑片P向上移动的过程中,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,副线圈输出电压不变,电流减小,即电压表示数不变,电流表示数变小,故C错误;当单刀双掷开关由a扳向b时,原线圈的匝数减小,根据=知副线圈的输出电压U2变大,电压表和电流表的示数均变大,故D错误. (4)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. $