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    2021版一轮复习名师导学物理文档:专题突破(十一) 多副线圈变压器、变压器电路等效负载电阻法

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    专题突破(十一) 多副线圈变压器、变压器电路等效负载电阻法

    对应学生用书p215

     

     

    一、多副线圈变压器

    变压器是根据电磁感应原理制成的高中阶段所讲的变压器都是指无磁漏、无损耗的理想变压器因此无论何种形式的变压器都遵循法拉第电磁感应定律及能量守恒定律以此两点为依据即可得到电压、电流、电功率等物理量之间的关系

    常见的变压器一般是一原一副某些情况下也可以在铁芯上绕两个或两个以上的副线圈这时根据法拉第电磁感应定律可知电压比仍为匝数比但电流比不等于匝数的反比了此时要依据能量守恒PP1P2……U1I1U2I2U3I3……U1U2∶……n1n2∶……n1I1n2I2n3I3……

    1 如图所示两种情况下灯泡L2L3的功率均为PL1L2L3为相同的灯泡匝数比为n1n231则图(a)L1的功率和图(b)L1的功率分别为(  )

                      

     

    APP  B9PP

    C.P9P  D.P9P

    [解析] 由题意可知两种情况下变压器输入功率均为2P.设灯泡L2L3的电压为U电流为I电阻为R则有PI2R.根据电压与匝数成正比可知两种情况下变压器的输入电压均为3U根据输入功率和输出功率相等可知变压器输入电流为I.所以图(a)L1的功率为P19P(b)L1的功率为P2RPB正确

    [答案] B

    二、等效负载电阻法

    原电路如图甲各物理量标注如图

    把虚线框内的部分等效成电阻R′则电路变为图乙在图乙中RRI1.

    证明:由甲图EI1rU1I1rU2U2I2REI1rI1RRRI1

    运用等效负载电阻法解答含变压器的电路问题能简化解题过程但要注意:此法只适合于只有一个副线圈的情况

    2 (多选)如图理想变压器原、副线圈匝数之比为12原线圈与定值电阻R1串联后接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源副线圈电路中负载电阻为可变电阻R2AV为理想电表R22R1电流表的读数为1 A电压表的读数为4 V(  )

    A电源输出电压为6 V

    B电源输出功率为4 W

    CR28 Ω电压表的读数为6 V

    DR28 Ω变压器输出的功率最大

    [解析] 解法一:当R22R1电流表的读数为1 A电压表的读数为4 V所以R24 ΩR12 Ω理想变压器原、副线圈匝数之比为12根据电压与匝数成正比得原线圈电压是U12 V根据电流与匝数成反比得原线圈电流是I12 A所以电源输出电压为UU1I1R16 VA正确;电源输出功率为PUI112 WB错误;设副线圈电压为U2根据欧姆定律得副线圈电流为所以原线圈电流是所以UR1U2R28 Ω可计算得U26 VC正确;由C分析得知副线圈输出电压与电阻R2的关系为U2变压器输出的功率P2所以当R28 Ω变压器输出的功率P2最大即为 WD正确

    解法二:因匝数比为12则等效负载R′R2R2R24 ΩI12I2 AEI1R1I1R6 VPEI112 WAB错;当R28 ΩR2 ΩI11.5 AI0.75 AU′I′R26 VC对;将R1等效为内阻R′RR24R18 Ω输出功率最大D

    [答案] ACD

    1如图所示理想变压器三个线圈的匝数比n1n2n31051其中匝数为n1的原线圈接到220 V的交流电源上匝数为n2n3的两个副线圈分别与电阻R2R3组成闭合回路已知通过电阻R3的电流I32 A电阻R2110 Ω则通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1分别是(  )

    A10 A12 A  B10 A20 A

    C1 A0.7 A  D1 A3 A

    [解析] 由于n1n2n31051U1220 V解得U2110 VU322 V根据欧姆定律得I21 A根据理想变压器的输入功率和输出功率相等可得U1I1U2I2U3I3代入数据得I10.7 AC正确

    [答案] C

    2如图所示R1R2R3三个阻值相同的电阻连接在理想变压器原副线圈两端变压器原副线圈匝数比为411.闭合开关SR2的功率为PR1的功率是(  )

    A.  BP

    C2P  D4P

    [解析] 变压器原副线圈匝数比为411所以三线圈两端电压关系为U1U2U3n1n2n3411R2R3阻值相同、两端电压相同设流过R2的电流I2I则流过R3的电流I3IU1I1U2I2U3I3可得流过原线圈及电阻R1的电流I1R2的功率为PPI2R2R1R2阻值相同R1的功率PR1R1解得R1的功率PR1.A项正确

    [答案] A

    3一理想变压器原副线圈的匝数比n1n212电源电压u220sin ωt(V)原线圈电路中接入一熔断电流I01 A的保险丝(不计阻值)副线圈中接入一可变电阻R如图所示为了使保险丝不致熔断调节R其阻值最低不能小于(  )

    A440 Ω  B440 Ω  C880 Ω  D880 Ω

    [解析] 解法一:由题意得电源电压的有效值为U1220 V根据电压与匝数成正比得U2440 V原线圈电路中电流的有效值为1 A根据电流与匝数成反比解得I20.5 A则可变电阻R的阻值最小值为R Ω880 ΩC项正确

    解法二:根据等效负载电阻法知R′RRI0R′220 ΩR4R′880 ΩC

    [答案] C

    4(多选)如图所示理想变压器原、副线圈分别与电阻R1R2连接R1R2.现通过移动滑片P来改变原线圈的匝数使原线圈和副线圈接入电路的匝数分别为n1n2已知交流电源电压瞬时值表达式为u220sin 100πt(V)下列说法中正确的是(  )

    An1n221电压表的示数小于110 V

    B通过电阻R2的交变电流的频率为100 Hz

    C当滑片P向下移动时电压表的示数将变大

    D当移动滑片P使n1n2电压表的读数为110 V

    [解析] 解法一:电源电压有效值为220 V如果原线圈上无电阻R1由电压之比等于匝数之比可得副线圈两端电压有效值为110 V但实际上有电阻R1分压电压表示数小于110 VA正确;变压器不改变交变电流的频率由交变电流表达式可知频率为50 HzB错误;I2UI1R1U1联立可得UU2U2U2n1<n2n1减小由数学知识可知U2减小C错误;由C项分析可知n1n2U2U2U2110 VD正确

    解法二:AB项分析同解法一由等效负载电阻法RR2P下移时n1减小R′减小根据串联电路分压规律知等效负载两端电压减小即副线圈两端电压减小C错误;当n1n2R′R2R1根据串联电路分压规律可知副线圈两端电压为110 VD正确

    [答案] AD

     

     

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