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高考物理理想变压器之等效阻抗法做题更快更准

发布时间:2020-09-30 04:04:05 阅读: 来源:中和缓蚀剂厂家

一、变压器原理

1.构造和原理

(1)主要构造:由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成.

(2)工作原理:电磁感应的互感现象

2.理想变压器的基本特点

(1)无漏磁,故原、副线圈中的φ、φ/t相同.

(2)线圈无电阻,因此无电压降,u=e=nφ/t.

(3)根据u/n=φ/t得,套在同一铁芯上的线圈,无论是原线圈,还是副线圈,该比例都成立,则有u1/n1=u2/n2=u3/n3=…

3.理想变压器的基本关系

功率关系

原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即p入=p出

电压关系

原、副线圈的电压比等于匝数比,即u1/u2=n1/n2,与副线圈的个数无关

电流关系

只有一个副线圈时,i1/i2=n2/n1;有多个副线圈时,u1i1=u2i2+u3i3+…+unin.

频率关系

f1=f2,变压器不改变交流电的频率

4.理想变压器的等效阻抗值(等效阻抗法)

[典例1] (2016·高考全国)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b.当输入电压u为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )

a.原、副线圈匝数比为9∶1

b.原、副线圈匝数比为1∶9

c.此时a和b的电功率之比为9∶1

d.此时a和b的电功率之比为1∶9

解析:设灯泡的额定电压为u0,输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光,则变压器原线圈的电压为9u0,变压器原、副线圈的匝数比为9∶1,选项a正确,选项b错误;由9u0ia=u0ib得,流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍,根据p=ui,a、b灯泡的电功率之比为1∶9,选项c错误,选项d正确.

[典例2] (2015·高考全国卷)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 v的正弦交流电源上,如图所示,设副线圈回路中电阻两端的电压为u,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( )

a.u=66 v,k=1/9

b.u=22 v,k=1/9

c.u=66 v,k= 1/3

d.u=22 v,k=1/3

方法1:(常规方法)

方法2:(等效阻抗法)

等效阻抗r1=9r,r1和r串联,所以r1两端的电压为22x9v,再根据电压关系u1/u2=n1/n2,可得u2=66v

[典例3] (2016·高考全国乙卷)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻r1、r2和r3的阻值分别为3 ω、1 ω和4 ω,a为理想交流电流表,u为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定.当开关s断开时,电流表的示数为i;当s闭合时,电流表的示数为4i.该变压器原、副线圈匝数比为( )

a.2 b.3

c.4 d.5

方法1:(常规方法)

设原、副线圈的匝数比为k,根据变压器匝数比与电流成反比的关系,则原线圈电流为i时,副线圈电流为ki;原线圈电流为4i时,副线圈电流为4ki.

根据变压器的输入功率等于输出功率得

ui-i2r1=(ki)2(r2+r3)

4ui-(4i)2r1=(4ki)2r2

联立两式代入数据解得k=3

方法2:(等效阻抗法)

开关断开时:等效阻抗r=5kk,再跟r1串联,电流 i =u/(3+5kk)

开关闭合时:等效阻抗r=kk, 再跟r1串联,电流4 i =u/(3+kk)

两式相比可得k=3

[典例4] 有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯l1、l2为规格相同的两只小灯泡.当s断开时,灯l1正常发光.s闭合后,下列说法正确的是( )

a.灯l1、l2都能正常发光

b.原线圈的输入功率减小

c.原、副线圈的电流比增大

d.电阻r消耗的功率增大

方法1:(常规方法)(结论:串反并同)断开s时,l1正常发光,当闭合s后,总电阻减小,回路中总电流增大,r两端电压变大,灯泡两端电压减小,两灯不能正常发光,a项错误.

由p入=p出=uu/r总,且r总减小,u2不变,则p入变大,b项错误.

由i1/i2=n2/n1可知,因线圈匝数比不变,则原、副线圈的电流比不变,c项错误.

电阻r的功率p=iir,因i变大,r不变,则p变大,d项正确.

方法2:(等效阻抗法)

设原、副线圈的匝数比为k,k不变,排选项c

开关闭合时:等效阻抗r=kkr总 , r总减小,i1就增大,原线圈的输入功率增大、i2增大,则电阻r消耗的功率增大

还要注意的是电压表、电流表测的是有效值(可以练习2014年全国卷)。

大家自己去找一些题来练习一下

好了,大家觉得此方法怎么样?下次再分享更好的方法!拜拜

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