高中物理-变压器动态分析
第2讲:变压器的动态分析

变压器中,分析电流变化的流程图
根据U1与n1、n2 来判断U2的变化
首先从U1出发 记住U1一般不变
根据I2及n1、n2来 判断I1的变化
根据U2与电阻来 判断I2的变化
变压器中,分析电功率变化的流程图
根据U1与n1、n2 来判断U2的变化
首先从U1出发 记住U1一般不变
根据P2来判断P1的变化
A1 A2 S
∼
V1
V2
A. A1示数变大,A1与A2示数的比值不变 B. A1示数变大,A1与A2示数的比值变大 C. V2示数不变,V1与V2示数的比值不变
因为V1与发动机相连,所以V1不变 因为V1不变,因为匝数不变,所以V2不变 因为V1不变,V2不变,所以V1与V2的比值不变
A1 A2 S
∼
答:开关S闭合后,电流表A2由支路变成干 路,所以A2变大。 因为A2变大,因为匝数不变,所以A1也变大
如图:开关s闭合后,P1与P2怎样改变?
S
∼
答:开关S闭合后,多一条支路,所以R总减小
U2 根据 P2 则P1变大
如图:开关s闭合后,则:__________
R
因为导轨之间切割的长度变大,所以I1 变大,所以I1产生的磁场变大,所以在 副线圈中要产生感应电流
如图:开关s闭合后,电压表v1与v2示数怎 样改变?
S
∼
V1
V2
答:都不变 因为v1取决于发电机,所以v1不变。 因为v1不变,因为匝数不变,所以v2不变。
如图:开关s闭合后,电流表A1与A2示数怎 样改变?
专题-变压器的动态分析

专题变压器的动态分析【思想方法指导】处理变压器的动态分析,首先应明确“不变量"和“变化量",对变化量要把握它们之间的制约关系,依据程序分析的思想,从主动变化量开始,根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况.【规律总结】1.首先明确变压器各物理量间的制约关系.变压器原、副线圈匝数n1、n2确定,U1决定了U2,与输出端有无负载、负载大小无关,也与变压器有无其他副线圈无关.U2与负载电阻R,通过欧姆定律决定了输出电流I2的大小,输出功率P2决定输入功率P1,P1=U1I1,从而决定I1大小,2.分清动态变化中哪个量变化,结合串、并联电路的特点.欧姆定律及变压器各物理量间因果关系依次确定.【典型例题】例一:为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想变流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后() A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变例二:如图8所示电路中的变压器为理想变压器,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器R的滑动触头,原线圈两端接电压恒定的交变电流,则能使原线圈的输入功率变大的是( )A.保持P的位置不变,S由b切换到aB.保持P的位置不变,S由a切换到bC.S掷于b位置不动,P向上滑动D.S掷于b位置不动,P向下滑动例三:如图所示,理想变压器的输入端接正弦交流电,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,以下说法中正确的是A.副线圈的两端M、N的输出电压减小B。
副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C。
通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流增大例四:如图所示,变压器的原、副线圈的匝数比一定,原线圈的电压为U1时,副线圈的输出电压为U2,L1、L2、L3为三只完全相同的电灯,开始时,电键K开启,然后当电键K闭合时A。
【精品PPT】2020年高二物理-理想变压器的动态分析

第4节 理想变压器的动态分析
一、温故而知新
I1
I2
~ U1
n1
n2
U2
R
原副线圈中电压与匝数的关系:
副线圈的电压:
U1 n1 U 2 n2
U2
n2 n1
U1
1.电压制约:匝数比一定时,输入电压U1决定输出电压U2。
一、温故而知新
I1
~ U1
n1
I2
I2
U2 R
n2 U1 n1 R
n2
U2
R
原副线圈中电流与匝数的关系:
原线圈的电流:
I1 n2 I2 n1
I1
n2 I2 n1
2.电流制约:匝数比和输入电压一定时,输出电流I2决定输入电流I1。
一、温故而知新
I1
I2
~ U1
n1
n2
U2
R
原副线圈中功率的关系:
P1 P2
3.功率制约:输出功率P2决定输入功率P1。
L1和L2,输电线的等效电阻为R,开始时,开关K断开,当K接通时,以下
说法正确的是( )
UR
I1
U2
R并
U1
n1 n2
UL1
U2=UR+UR并
I2
A.副线圈两端M、N的输出电压减小
B.副线圈输电线等效电阻R上的电压减小
C.通过灯泡L1的电流增大 D.原线圈中的电流增大
I1
n2 I2 n1
例题3
例题3.如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理
二、理想变压器的动态分析流程
I1
I2
~ U1
n1
n2
热点10 理想变压器和远距离输电物理模型(解析版)-高考物理重点难点热点专题汇总

1.高考中交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述、交流电有效值、变压器的规律及动态分析、远距离输电等知识点。
对理想变压器问题应该从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点几个方面正确理解。
远距离输电问题应该分段分析,注意各段电压、电流、功率的关系。
掌握输送电过程中功率损失和电压损失。
2.理想变压器和远距离输电问题有时也和电磁感应一起考查,熟练应用法拉第电磁感应定律、楞次定律判断感应电动势、感应电流的方向。
一.理想变压器基本模型(1)理想变压器的构造、作用、原理及特征。
构造:两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。
作用:在办理送电能的过程中改变电压。
原理:其工作原理是利用了电磁感应现象。
特征:正因为是利用电磁感应现象来工作的,所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。
(2)理想变压器的理想化条件及规律如图所示,在理想变压器的原线圈两端加交流电压U 1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,有∆∆=∆∆=222111,φεφεn t n 忽略原、副线圈内阻,有2211,εε==U U 。
另外,考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁,即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同,于是又有21φφ∆=∆。
由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U =。
在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”),有21P P =,而111U I P =,222U I P =。
于是又得理想变压器的电流变化规律为1221n n I I =。
由此可见:①理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因素的差别)。
②理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。
高中物理:理想变压器的动态分析

高中物理:理想变压器的动态分析
理想变压器动态分析大致有两类情形:
(1)负载不变,原、副线圈的电压U1、U2,电流I1、I2,功率P入、P出随匝数比变化而变化;
(2)匝数比不变,上述各物理量随负载电阻的变化而变化.
共同策略:①根据题意弄清变量和不变量;②弄清变压器动态变化的决定关系.
例、四川汶川特大地震致使供电系统严重破坏. 为了确保灾后人民的生活得到及时救助,电力部门启动了临时供电系统,它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成,如图所示,图中R0表示输电线的电阻. 滑动触头P置于a处时,用电器恰好正常工作. 在下列情况下,要保证用电器仍能正常工作,则()
A. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值,用电器不变时,应使滑动触头P向上滑动
B. 当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值,用电器不变时,应使滑动触头P向下滑动
C. 如果电压表V1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P应向上滑
D. 如果电压表V1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P应向下滑
分析:分析时,关键是看到理想变压器变化的本质:(1)当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值时,意味着U1变小;(2)如果U1不变,当用电器增加时,实质就是负载电阻减小.
解析:当发电机输出的电压发生波动使电压表V1示数小于正常值,用电器不变时,由可知,当U1变小,n2应变大,则选项A正确;如果电压表V1示数保持正常值不变,由可知,当U1不
变,假设n2保持不变,那么当用电器增加时,副线圈中的总电阻将减小,则副线圈中的电流增大,而R0分担的电压将增大,用电器上分得的电压必然减小. 所以,为了确保用电器正常工作,滑动触头P应向上滑,则选项C正确.本题正确选项为AC.。
变压器-高二物理课件(2019人教版选择性必修第二册)

若将载流导线在铁芯上绕n0匝,由I= 0 0知,当n0>1时I值将偏大,D错。
【例6】(多选)某电磁感应式无线充电系统原理如图所示,当下方送电线圈两端
啊a、b接上220V的正弦交变电流后,会在上方临近的受电线圈中产生感应电流,
从而实现充电器与用电装置间的能量传递。若该装置等效为一个无漏磁的理想变
圈消耗的电功率变小,理想变压器原副线圈功率相等,原线圈输入功率减小,所以 C 选项错误:
D.P、Q都不动,副线圈两端电压不变,新开开关,副线圈中总电阻增大,总电流减小,所以变压
器的输入电流也要减小,所以 D 选项正确。故选 BD.
2.互感器
U1 n1
U2=n2
V
电压互感器
I1n1=I2n2
A
并联 降压
形的铁芯上,P是可移动的滑动触头。AB间接交流电压U,输出端接通了两个相同
的灯泡L1和L2,Q为滑动变阻器的滑动触头,当开关S闭合,P处于图示的位置时,
两灯均能发光。下列说法正确的是(
)A. 图中自耦变压器是升压变压器
B. Q不动,将P沿逆时针方向移动,L1将变亮C. P不动,将Q向右移动,变压器的
量的电压为副线圈两端的电压,原、副线圈匝数不变,输入电压不变,故 V2示数不变,V3示数为 V2示数减
去 R0两端电压,两线圈中电流增大,易知R0两端电压升高,故V3示数减小,选项B错误;理想变压器
U1I1=U2I2,则U1ΔI1 =U₂ΔI2,ΔI2>ΔI1 ,故U2<U1,变压器为降压变压器,选项C错误;因I增大,故知R减小,变
D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝,钳形电流测量仪的示数将变小
解析: 钳形电流测量仪实质是一个电流互感器,依据电磁感应原理工
专题45 变压器动态变化问题-2019高考物理一轮复习专题详解(解析版)
知识回顾1.理想变压器的基本规律 P 1=P 2U 1U 2=n 1n 2 I 1I 2=n 2n 12.远距离输电回路1:发电机回路P 1=I 1U 1回路2:输送电路I 2=I 3=I R ,U 2=U 3+U R ,P 2=P R +P 3 回路3:输出电路I 4=I 用,U 4=U 用,P 4=P 用 规律方法1.理想变压器问题中的两个“弄清”(1)弄清变量和不变量.如原线圈电压不变,原、副线圈的匝数比不变,其他物理量可随电路的变化而发生变化.(2)弄清动态变化过程中的决定关系,如U 2由U 1决定,P 1、I 1由P 2、I 2决定. 2.理想变压器问题的分析流程 (1)由U 1U 2=n 1n 2分析U 2的情况; (2)由I 2=U 2R分析I 2;(3)P 1=P 2=I 2U 2判断输入功率的情况; (4)由P 1=I 1U 1分析I 1的变化情况.(5)对于一原线圈多副线圈,有U 1n 1=U 2n 2=…=U nn nn 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…+n n I n P 1=P 2+P 3+P 4+…+P n 变压器动态变化分析方法(1)变压器动态分析常见的两种情况①负载不变,匝数比变化; ②匝数比不变,负载变化. (2)处理此类问题应注意三点 ①根据题意分清变量和不变量;②要弄清“谁决定谁”的制约关系——电压是输入决定输出,电流和功率是输出决定输入; ③动态分析顺序: a .由U 1和n 1n 2决定U 2;b .由负载电阻R 和U 2决定I 2;c .由P 2=U 2I 2,确定P 1;d .由P 1=U 1I 1,确定I 1. 例题分析【例1】 (2016年高考·江苏卷)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c 、d 间作为副线圈.在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时,c 、d 间的输出电压为U 2.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )A .U 2>U 1,U 2降低B .U 2>U 1,U 2升高C .U 2<U 1,U 2降低D .U 2<U 1,U 2升高 【答案】 C【例2】 (多选)如图所示,理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A 、理想电压表V ,副线圈上通过输电线接有一个灯泡L 、一个电吹风M ,输电线的等效电阻为R ,副线圈匝数可以通过调节滑片P 改变.S 断开时,灯泡L 正常发光,滑片P 位置不动,当S 闭合时,以下说法中正确的是( )A .电压表读数增大B .电流表读数减小C .等效电阻R 两端电压增大D .灯泡变暗 【答案】CD【例3】 (多选)(2017年哈尔滨模拟)如图甲所示为一交变电压随时间变化的图象,每个周期内,前二分之一周期电压恒定,后二分之一周期电压按正弦规律变化.若将此交流电连接成如图乙所示的电路,电阻R 阻值为100 Ω,则()A .理想电压表读数为100 VB .理想电流表读数为0.75 AC .电阻R 消耗的电功率为56 WD .电阻R 在100秒内产生的热量为5 625 J 【答案】 BD【解析】 根据电流的热效应,一个周期内产生的热量:Q =U 2RT =2R×12T +5022R ×12T ,解得U =75 V ,A 错误;电流表读数I =UR =0.75 A ,B 正确;电阻R 消耗的电功率P =I 2R =56.25 W ,C 错误;在100秒内产生的热量Q =Pt =5 625 J ,D 正确.学科*网专题练习1.(多选)(2017年天津滨海新区联考)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B =22T ,单匝矩形线圈面积S =1 m 2,电阻r =403Ω,绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动.线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接.电表为理想电表,两个完全相同的电灯泡,标称值为“20 V ,30 W”,且均正常发光,电流表A 1的示数为1.5 A .则以下说法正确的是( )A .电流表A 1、A 2的示数之比2∶1B .理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1C .线圈匀速转动的角速度ω=120 rad/sD .电压表的示数为40 2 V 【答案】:BC2.(多选)如图甲为远距离输电示意图,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100,降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1,远距离输电线的总电阻为100 Ω.若升压变压器的输入电压如图乙所示,输入功率为750 kW.下列说法中正确的有 ( )A .用户端交流电的频率为50 HzB .用户端电压为250 VC .输电线中的电流为30 AD .输电线路损耗功率为180 kW 【答案】:AC3.如图所示电路,电阻R 1与电阻R 2阻值相同,都为R ,和R 1并联的D 为理想二极管(正向电阻可看作零,反向电阻可看作无穷大),在A 、B 间加一正弦交流电u =202sin100πt (V),则加在R 2上的电压有效值为( )A .10 VB .20 VC .15 VD .510 V【答案】:D【解析】:电压值取正值时,即在前半个周期内,二极管电阻为零,R 2上的电压等于输入电压值;电压值取负值时,即在后半周期内,二极管电阻无穷大,可看作断路,R 2上的电压等于输入电压值的一半,因此可设加在R 2上的电压有效值为U ,根据电流的热效应,在一个周期内满足U 2R T =2R·T 2+2R·T 2,解得U =510V ,选项D 正确.4.(多选)(2017年嘉兴模拟)如图所示,理想变压器与电阻R 、交流电压表V 、交流电流表A 按图甲所示方式连接,已知变压器的原、副线圈的匝数比为n 1n 2=101,电阻R =10 Ω,图乙是R 两端电压U 随时间变化的图象,U m =102V.下列判断正确的是( )A .电压表V 的读数为10 VB .电流表A 的读数为210A C .变压器的输入功率为10 WD .通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =cos100πt (A) 【答案】:AC5.(2017年山东枣庄调研)图甲中的变压器为理想变压器,原线圈匝数n 1与副线圈匝数n 2之比为10∶1,变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电,三个阻值均为20 Ω的电阻R 1、R 2、R 3和电容器C 构成的电路与副线圈相接,其中,电容器的击穿电压为8 V ,电压表V 为理想交流电表,开关S 处于断开状态,则( )A .电压表V 的读数约为7.07 VB .电流表A 的读数为0.05 AC .电阻R 2上消耗的功率为2.5 WD.若闭合开关S,电容器会被击穿【答案】:AC6.如图所示,理想变压器的原线圈两端接高压交变电源,经降压后通过电阻为R的输电线接用电器,两块电表分别是交流电流表和交流电压表,原先开关是闭合的.今将S断开时,电流表和电压表的示数及输电导线上损失的功率变化情况是()A.增大,增大,增大B.减小,减小,减小C.增大,减小,减小D.减小,增大,减小【答案】D【解析】U1由高压交变电源决定,不变,根据=可知,U2不变,当S断开时,负载电阻变大,副线圈中电流I2=,I2变小;U损=I2R线,U损变小.电压表读数U=U2-U损,变大;P损=I R线,变小.P入=U1I1=P出=U2I2,P出变小,所以I1变小。
【技巧】交变电流 理想变压器的动态分析
理想变压器的动态分析理想变压器的动态问题,是指理想变压器原、负线圈中任一物理量发生变化时,将会引起其它物理量随之发生变化的现象.解决这类问题的关键在于分析变压器中发生变化的物理量,以及各物理量的制约关系.这类问题大致有两种情况:一是负载电阻不变,原、副线圈两端的电压U 1、U 2,通过的电流 I 1、I 2 ,输入和输出功率 P l 、P 2 随原、副匝数比的变化而变化的情况;另一类是原、副匝数比不变,上述各量随负载的变化而变化的情况.不论哪种情况都要注意:(1) 根据题意弄清变量与不变量(2) 弄清变压器动态变化中的决定关系理想变压器中的物理量有以下四组相互制约的关系:一、原线圈与副线圈两端电压的决定关系: 原、副线圈中电压与匝数成正比,即2121n n U U =.当原、副线圈的匝数n 1、n 2一定时,副线圈两端的电压U 2的大小决定于原线圈两端的电压U 1的大小,1122U n n U =.可简述为“原制约副”,即U 2随U 1的增大而增大,随U 1的减小而减小.当然,若有多组副线圈时,电压决定关系仍然成立,即:n n n n n n U U U U ∶∶∶∶∶∶∶∶ΛΛΛΛ321321= 若原线圈中的电压发生变化,每组副线圈中的电压也会随之变化,且副线圈中各组的电压与匝数仍成正比的关系.二、输入功率与输出功率的决定关系在理想变压器中,由于能量的损失忽略不计,其输入功率P 1和输出功率P 2相等,即 P 1=P 2 .理想变压器的输入功率P 1由输出功率P 2决定,即P 2增大时,P 1也增大;P 2减小时,P 1也减小.当变压器有多个副线圈时,输入功率等于各组输出功率之和.即:1234...n P P P P P =++++.三、原线圈与副线圈电流的决定关系 对于只有一组副线圈的理想变压器,原、副线圈中电流与匝数成反比,即:1221n n I I =,当n 1、n 2一定且输入电压U 1确定时,原线圈中的电流I 1的大小由副线圈中的电流I 2决定.2121I n n I =,可简述为“副制约原”,即:I 1的大小随I 2的增大而增大,随I 2的减小而减小. 当有多组副线圈时,原、副线圈中的电流不再成反比的关系,而是原线圈中的电流和线圈匝数的乘积(简称“安匝数”)与各组副线圈中“安匝数”之和相等.即:11223344...n n n I n I n I n I n I =++++,由该式可以看出,当原、副线圈匝数不变时,任一组副线圈中的电流增大或增加一组副线圈时,原线圈中的电流均会增大.四、负载制约关系:1.变压器副线圈中的功率P 2由负载决定:212...n P P P P =+++负负负;当负载增多或任一负载电阻减小时,副线圈中的功率将增大,原线圈中的功率也会增大.图1 2.变压器副线圈中的电流I 2 由用户负载及电压U 2确定:222U P I =. 当负载增多时,原、副线圈中的电流均会增大. 3、线路上损耗的功率由负载及电压U 2确定:线线损R U P R I P 22222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==.当负载增多时,线路上的损耗功率也会增大.4、输出总功率由负载决定:2P P P +=损总 ,当负载功率增大时,输出的总功率也会增多.综上所述,变压器的动态分析问题的思路程序可表示为:.例1 如图1所示,为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2,电路中分别接了理想交流电压表V 1、V 2和理想交流电流表A 1、A 2,导线电阻不计,如图所示。
高中物理-14 变压器中动态变化--含二极管、电容器和电动机电路—高中物理三轮复习重点题型考前突破
含二极管的变压器问题在理想变压器问题中,偶尔在副线圈的电路中存在二极管,该类问题在高考中也时有出现,应加以重视.(1)二极管具有单向导电性:正向导通,反向截止.(2)先假设二极管不存在,分析副线圈的电流,再利用二极管的单向导电性对副线圈的电流进行修正.(3)结合能量守恒定律进行分析.1.(2019·西安八校联考)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2=22∶5,电阻R 1=R 2=25 Ω,D 为理想二极管,原线圈接u =2202sin (100πt ) V 的交流电,则( )A .交流电的频率为100 HzB .通过R 2的电流为1 AC .通过R 2的电流为 2 AD .变压器的输入功率为200 W 答案:C 解析 由原线圈交流电瞬时值表达式可知,交变电流的频率f =1T =ω2π=50 Hz ,A 项错;由理想变压器变压规律U 1U 2=n 1n 2可知,输出电压U 2=50 V ,由理想二极管单向导电性可知,交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R 2,由交变电流的热效应可知,U 22R ·T 2=U 2R·T ⇒U =22U 2=25 2 V ,由欧姆定律可知,通过R 2的电流为 2 A ,B 项错,C 项正确;电阻R 2的功率P 2=UI =50 W ,而电阻R 1的电功率P 1=U 22R 1=100 W ,由理想变压器输入功率等于输出功率可知,变压器的输入功率为P =P 1+P 2=150 W ,D 项错.2.(2019·河南六市一联)如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1,原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,副线圈与二极管(正向电阻为零,相当于导线;反向电阻为无穷大,相当于断路)、定值电阻R 0、热敏电阻R t (阻值随温度的升高而减小)及报警器P (电流增加到一定值时报警器P 将发出警报声)组成闭合电路,电压表、电流表均为理想电表.则以下判断正确的是( )A.变压器线圈输出交流电的频率为25 HzB.电压表的示数为22 2 VC.R t 处温度减小到一定值时,报警器P 将发出警报声D.报警器报警时,变压器的输入功率比报警前小答案:B 解析 由题图乙可知f =1T=50 Hz ,而理想变压器不改变交流电的频率,A 项错误.由题图乙可知原线圈输入电压的有效值U 1=220 V ,则副线圈两端电压有效值U 2=n 2n 1U 1=44 V ,设电压表示数为U ,由于二极管作用,副线圈回路在一个周期内只有半个周期的时间有电流,则由有效值定义有U 22R 总·T 2=U 2R 总·T ,解得U =U 22=22 2 V ,B 项正确.由题给条件可知,R t 处温度升高到一定值时,报警器会发出警报声,C 项错误.因报警器报警时回路中电流比报警前大,则报警时副线圈回路的总功率比报警前大,而输入功率与输出功率相等,D 项错误.3.(多选)图甲为某恒温装置的电路原理图,理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1,原线圈接正弦式电流,R 0为定值电阻,R 为半导体热敏电阻(阻值随温度的升高而减小),D 为理想二极管,R 1为电阻恒定的电热丝,AB 间电压变化情况如图乙所示。
高中物理 选修3-2 变压器 知识点及方法总结 题型分类总结 变压器电路分析
高中物理选修3-2变压器1、理想变压器(1)构造:如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
①原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈。
②副线圈:与负极连接的线圈,也叫次级线圈。
③闭合铁芯(2)原理:电流磁效应、电磁感应(3)基本公式①功率关系:P入=P出无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系:U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。
有多个副线圈时,U1n1=U2n2=U3n3③电流关系:只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时,副线圈对应的U2、I2也是有效值,当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时,副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样,电流的周期频率一样(4)几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图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:就是一种自耦便要,它的构造如图所示。
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{电压互感器:用来把高电压变成低电压电流互感器:用来把大电流变成低电流交流电压表和电流表都有一定的量度范围,不能直接测量高电压和大电流。
用变压器把高电压变成低电压,或者把大电流变成小电流,这个问题就可以解决了。
这种变压器叫做互感器。
a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压,它的原线圈并联在高电压电路中,副线圈接入交流电压表。
根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比(U1U2),可以算出高压电路中的电压。
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1.如图所示,理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L 1和L2.输电线的等效电阻为R.开始时,电键S 断开,当S 闭合时,下列说法中正确的是( ).(A)副线圈两端的输出电压减小 (B)通过灯泡L 1的电流减小(C)原线圈中的电流增大 (D)变压器的输入功率增大答案:BCD2.如图所示的理想变压器,两个副线圈陌数分别为n 1和n 2.,当把电热器接在ab,使cd 空载时,电流表的示数为I 1;当把电热器接在cd,而使曲空载时,电流表的示数为I 2,则I 1:I 2等于().【1】(A)n 1﹕n 2 (B)n 21﹕n 22 (C)n 2﹕n 1(D)n 22﹕n 12 答案:B3.如图所示电路中的变压器为理想变压器,S 为单刀双掷开关.P 是滑动变阻器R 的滑动触头,U 1为加在原线圈两端的交变电压,I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电流.下列说法正确的是A .保持P 的位置及U 1不变,S 由b 切换到a ,则R 上消耗的功率减小B .保持P 的位置及U 1不变,S 由a 切换到b ,则I 2减小C .保持P 的位置及U 1不变,S 由b 切换到a ,则I 1增大D .保持U 1不变,S 接在b 端,将P 向上滑动,则I 1减小提示:保持P 的位置及U 1不变,S 由b 切换到a 时,由理想变压器电压比公式1122U n U n =可知,副线圈两端电压U 2增大,22U I R=也增大,则R 上消耗的功率增大,1112P I U P ==增大,1I 增大,A 选项错误、C 选项正确;保持P 的位置及U 1不变,S 由a 切换到b 时,U 2减小,则22U I R =也减小,B 选项正确;保持U 1不变,S 接在b 端,将P 向上滑动时,U 2不变,R 减小,则I 2增大,由电流比公式1221I n I n =可知,I 1也增大,D 选项错误.4.如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数分别为n l 和n 2,当负载电阻R 中流过的电流为I 时,原线圈中流过的电流为_________;现减小负载电阻R 的阻值,则变压器的输入功率将_________(填“增大”、“减小”或“不变”). 【答案】21n I n ,增大 5.如图所示,变压器原线圈接交流高压,降压后通过输电导线给用电器供电,当电键S 断开时,图中电压表示数U和电流表示数I 的变化是A .U 、I 均变大B .U 变大,I 变小C .U 、I 均变小D .U 变小,I 变大6.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.AB 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,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,电流表的读数变大B .保持P 的位置不动,将Q 向下移动时,电流表的读数变小C .保持Q 的位置不动,将P 沿逆时针方向移动时,电流表的读数变大D .保持Q 的位置不动,将P 沿逆时针方向移动时,电流表的读数变小7.如图所示,M 是一小型理想变压器,接线柱a 、b 接在电压u =311sin314t (V )的正弦交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R 2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表A 2为值班室的显示器,显示通过R 1的电流,电压表V 2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R 3为一定值电阻.当传感器R 2所在处出现火警时,以下说法中正确的是A .A 1的示数不变,A 2的示数增大B .V 1的示数不变,V 2的示数减小C .V 1的示数不变,V 2的示数增大D .A 1的示数增大,A 2的示数减小8.如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1:5,原线圈两端的交变电压为100V u t π= 氖泡在两端电压达到100V 时开始发光,下列说法中正确的有 ( AB )A .开关接通后,氖泡的发光频率为100HzB .开关接通后,电压表的示数为100 VC .开关断开后,电压表的示数变大D .开关断开后,变压器的输出功率不变解析:本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。
由交变电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为22201=U V=20V ,由2121U U n n =得副线圈两端的电压为1002=U V ,电压表的示数为交流电的有效值,B 项正确;交变电压的频率为502100==ππf Hz ,一个周期内电压两次大于100V ,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100Hz ,A 项正确;开关断开前后,输入电压不变,变压器的变压比不变,故输出电压不变,C 项错误;断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D 项错误。
9.如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻,开关SU1和U 2;I 1、I 2和I 3。
现断开S ,U 1数值不变,下列推断中正确的是 ( BC )A .U 2变小、I 3变小B .U 2不变、I 3变大C .I 1变小、I 2变小D .I 1变大、I 2变大解析:因为变压器的匝数与U 1不变,所以U 2与两电压表的示数均不变.当S 断开时,因为负载电阻增大,故次级线圈中的电流I 2减小,由于输入功率等于输出功率,所以I 1也将减小,C 正确;因为R 1的电压减小,故R 2、R 3两端的电压将增大,I 3变大,B 正确.10.如图所示,M 为理想变压器,电表均可视为理想表,接线柱a 、b 接电压u =311sin314t (V )的正弦交流电源。
当滑动变阻器的滑片P 向上滑动时,示数发生变化的电表是 ( A )A A AB A V ..1222、、C A A VD A A V V ..1221212、、、、、11.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为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1u tV π=,则 ( A )A.当单刀双掷开关与a 连接时,电压表的示数为22V ;B.当1600t s =时,c 、d 间的电压瞬时值为110V ; C.单刀双掷开关与a 连接,在滑动变阻器触头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;12.如图所示,在一理想变压器的副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ,在原线圈上加一正弦交变电压,下列说法正确的是 ( B )A .保持Q 位置不变,将P 向上滑动,变压器的输出电压变小B .保持Q 位置不变,将P 向上滑动,电流表的读数变小C .保持P 位置不变,将Q 向上滑动,电流表的读数变小D .保持P 位置不变,将Q 向上滑动,变压器输出功率变小13.如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2,输电线的等效电阻为R 。
开始时,开关S 断开,当S 接通时,以下说法中正确的是( B )A .副线圈两端M 、N 的输出电压减小B .副线圈输电线等效电阻R 两端的电压降增大C .通过灯泡L 1的电流减小D .原线圈中的电流增大14.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比是10:1,原线圈输入交变电压t u 50sin 100π=V ,O 为副线圈中心抽出的线头,电路中两个电阻阻值相同,Ω=10R ,下列关于电路的分析正确的是 ( BC )A .开关S 断开时,电流表示数为B .开关S 断开时,两电阻总的电功率为2.5WC .开关S 闭合时,两电阻总的电功率为2.5WD .电容器的耐压值至少是25VR 0 15.供电系统由于气候原因遭到严重破坏。
为此,某小区启动了临时供电系统,它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成,如图所示,图中R 0表示输电线的电阻。
滑动触头P 置于a 处时,用户的用电器恰好正常工作,在下列情况下,要保证用电器仍能正常工作,则 ( AC )A .当发电机输出的电压发生波动使V 1示数小于正常值,用电器不变时,应使滑动触头P 向上滑动B .当发电机输出的电压发生波动使V 1示数小于正常值,用电器不变时,应使滑动触头P 向下滑动C .如果V 1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P 应向上滑D .如果V 1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P 应向下滑 16.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1,b 是原线圈的中心接头,电压表V 和电流表A 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 =200sin 2100πt (V )。
下列说法正确的是 ( D )A .当单刀双掷开关与a 连接时,电压表的示数为222VB .当单刀双掷开关与b 连接时, 电压表的示数为11VC .当单刀双掷开关与a 连接, 滑动变阻器触头P 向上移动的过程中,电压表的示数不变,电流表的示数变大D .单刀掷开关由a 扳向b 时(滑动变阻器触头P 不动),电压表和电流表的示数均变大17.图中B 为理想变压器,接在原线圈上的交变电压有效值保持不变。
灯泡L 1和L 2完全相同(阻值恒定不变),R 是一个定值电阻,电压表、表流表都为理想电表。
开始时开关S 是闭合的。
当S 断开后,下列说法正确的是 ( D )A .电压表的示数变大B .电流表A 1的示数变大C .电流表A 2的示数变大D .灯泡L 1的亮度变亮18.如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为n :1. 原线圈接正弦交变电压U ,副线圈接有一个交流电流表和一个电动机. 电动机线圈电阻为R ,当变压器的输入端接通电源后,电流表的示数为I ,电动机带动一质量为m 的重物以速度v 匀速上升,则下列判断正确的是 ( D )A .电动机两端电压为IRB .电动机的输入功率为I 2RC .变压器原线圈中的电流为nID .变压器的输入功率为nIU 19.如图所示,变压器的输入电压恒定,在下列措施中能使电流表示数变大的是( AD )A .保持变阻器的滑片不动,将K 从2拨向1B .保持变阻器的滑片不动,将K 从1拨向2C .保持K 与1相连接,将变阻器的滑片向上移D .保持K 与1相连接,将变阻器的滑片向下移14.B 如图所示的含有变压器的交流电路中,A 1、A 2都是交流电流表,在开关S 从闭合到断开的过程中,A 1、A 2电流表的读数I 1和I 2的变化情况是A.I 1变大,I 2变小B.I 1变小,I 2变大C.I 1、I 2都变小D.I 1、I 2都变大 答案:C15.B 一理想变压器,原副线圈的匝数比n 1:n 2=1:2,电源电压u=2202sin ωtV ,原线圈电路中接人一熔断电流I 0=1A 的保险丝,副线圈中接人一可变电阻R ,如图所示,为了使保 险丝不致熔断,调节R 时,其阻值最低不能小于A.440omegaB.4402omega ,C.880omegaD.8802omega 答案:C16.B 如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L 1和L 2,输电线的等效电阻为R 开始时,开关S 断开.当S 接通时,以下说法中正确的是A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压降增大C.通过灯泡L 1的电流减小D.原线圈中的电流增大答案:BCD17.B 如图所示为理想变压器供电示意图,A 为与原线圈串联的灯泡,A 1、A 2为副线圈的负载,当闭合开关S 后(不考虑温度对灯丝电阻的影响),各灯泡亮度的变化情况是A 1________,A 2________.(填“变亮”、“变暗”或“不变”)答案:变亮、变亮18.如图甲、乙两电路中,当a 、b 两端与e 、f 两端分别加上220V 的交流电压时,测得c 、d 间与g 、h 间的电压均为110V .若分别在c 、d 两端与g 、h 两端加上110伏的交流电压,则a 、b 间与e 、f 间的电压分别为A .220V ,220VB .220V ,110VC .110V ,110VD .220V ,019.如图所示,理想变压器输入电压一定,两个副线圈匝数为n 2和n 2′,当把一个电热器接在a 、b 间,让c 、d 空载时,电流表示数为I ,当把电热器接在c 、d 间,让a 、b空载时,电流表示数为I ′,则I ′∶I 为A .222()n n 'B .222()n n 'C .22n n ' D .22n n '欢迎您的下载,资料仅供参考!致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习课件等等打造全网一站式需求。