备考2024届高考物理一轮复习讲义第十三章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第2讲变压器远距离输电考点2变压器电路的动态分析

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理想变压器电路的动态分析，一是要符合理想变压器的基本规律（电压、电流、功率关系）；二是要遵循欧姆定律.
某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，则交流电的频率为 5 Hz，副线圈两端电压最大值为 3 V，变压器输入电压与永磁铁磁场强弱 有关 （填“有关”或“无关”），充电电路的输入功率 等于 （填“大于”“小于”或“等于”）变压器的输入功率.
解析 周期为T＝0.2 s，频率为f＝1T＝5 Hz ；由理想变压器的变压原理可知U1U2＝n1n2，解得副线圈两端的最大电压为U2＝n2n1U1＝3 V；由法拉第电磁感应定律可知，变压器输入电压为U＝nΔΦΔt＝nΔBΔtS，变压器输入电压与永磁铁磁场强弱(磁感应强度B)有关；由理想变压器的变压原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率.
研透高考 明确方向
命题点1 匝数不变
5.[2023广东惠州一模]一理想变压器原、副线圈的匝数比为311∶11，原线圈输入电压的变化规律如图甲，副线圈接如图乙电路，P为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是（ C ）
A.副线圈输出电压的频率为200Hz
B.副线圈输出电压的有效值为11V
C.P向右移动时，变压器原、副线圈的电流都增加
D.P向右移动时，变压器的输入功率减小
解析 由题图甲可知，交流电的周期为T＝0.02 s，变压器不改变交流电的频率，故副线圈输出电压的频率为f＝1T＝10.02 Hz＝50 Hz，故A错误；原线圈电压的最大值为U1m＝311 V，根据电压与匝数成正比可知U1m∶U2m＝n1∶n2＝311∶11，可得副线圈电压的最大值为U2m＝11 V，副线圈输出电压的有效值为U2＝112 V，故B错误；原、副线圈电压之比等于匝数之比，原、副线圈的匝数不变，输入电压不变，则副线圈输出电压不变，P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据功率公式P＝U22R总可知变压器的输出功率增加，则变压器的输入功率也增加；由P＝UI可知变压器原、副线圈的电流都增加，故C正确，D错误.
命题点2 负载不变
6.[2021海南/多选]如图，理想变压器原线圈接在u＝2202sin100πt（V）的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P来调节.当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，为了使图中“100V 50W”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是（ BD ）
A.仅将滑片P向上滑动
B.仅将滑片P向下滑动
C.仅在副线圈电路中并联一个阻值为20Ω的电阻
D.仅在副线圈电路中串联一个阻值为20Ω的电阻
解析 原线圈两端电压有效值为220V，由变压规律U1U2＝n1n2可知，理想变压器输出电压有效值为110V，为使灯泡正常发光，则输出电压应减小，故滑片P应下移，A错误，B正确；仅在副线圈电路中并联电阻，不能改变灯泡两端电压，C错误；小灯泡电阻为R＝U2P＝200Ω，由串联分压规律可知，在副线圈电路中串联20Ω电阻，灯泡即可正常发光，D正确.
类型
匝数比不变，负载电阻变
负载电阻不变，匝数比变
原理图
n1n2不变，负载R变化
n1n2改变，负载R不变
分析流程