第07讲 理想变压器及变压器原线圈接有负载模型-高考物理复习模型及秒杀技巧（解析版）.docx

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

模块8恒定电流及交变电流各模块大招

第07讲理想变压器及变压器原线圈接有负载模型（解析版）

目录

TOC\o1-3\h\u【内容一】理想变压器的构造、作用、原理及特征模型 1

【内容二】理想变压器的理想化条件及规律模型 2

【内容三】变压器原线圈接有负载模型等效法模型 3

【内容四】等效负载电阻法模型 4

技巧总结

理想变压器基本模型

技巧总结

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U1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

忽略原、副线圈内阻，有。

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。

由此便可得理想变压器的电压变化规律为。

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，而，。

于是又得理想变压器的电流变化规律为。

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。

电压：由及决定

功率：输出功率决定输入功率电流：由决定.

理想变压器有负载模型

技巧总结

Ⅰ：变压器原线圈接有负载模型等效法

1.变压器原线圈接有负载R时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路输入的总电压U不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U负载，显然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P负载．

2.等效负载电阻法

变压器等效负载电阻公式的推导：

设理想变压器原副线圈的匝数之比为n1：n2，原线圈输入电压为U1，副线圈负载电阻为R，如图1（1）所示，在变压器正常工作时，求a、b间的等效电阻。

先画出等效电路图如图1（2）所示，设变压器等效负载电阻为

在（1）中由变压器的分压规律：得：，

所以负载电阻R消耗的功率为：

在（2）中等效电阻消耗的功率为：

因，所以等效电阻为：（重要结论）

Ⅱ：变压器副线圈接有二极管时，由于二极管的单向导电性，使得cd端一个周期的时间内只有半个周期有电流，依据这一特点可画出cd间I－t关系图象展开分析．

例题演练

例1、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3Ω、1Ω和4Ω，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

破解：方法一：能量守恒法：

设原副线圈匝数比为断开①

闭合②

①②得即：化简得

方法二：电流、电压关系法

设原副线圈匝数比为断开时由图可知

即

则①

闭合由图可知

即

则②

由①②得

方法三：等效负载电阻法

设原副线圈匝数比为断开时等效负载电阻为

则①

闭合时等效负载电阻为

则②①②得

例2．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为匝、匝和匝，原线圈串联一个电阻，并接入内阻不计的正弦交流电源，其电动势为E且保持不变；两个副线圈分别接电阻和。开关S断开时，理想电流表读数为；开关S闭合时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，则（）

A． B．

C． D．

解：AB．开关S断开时，理想电流表读数为，且匝、匝，故

得由，可得

故A错误，B正确；

CD．由输出功率等于输入功率，可知得

即由，则故C错误，故选BD。

例3．如图所示，R为定值电阻，A、B、C、D、E为五个完全相同的灯泡。当灯泡正常发光时其阻值也为R，额定电压为U，额定电流为I，额定功率为P。理想变压器原、副线圈匝数比为k。若灯泡都正常发光，则下列说法中正确的是（）

A．B．通过R的电流为4I

C．交变电源的输出电压为6UD．交变电源的输出功率为21P

解：A．由题意知灯泡都正常发光，则理想变压器的输入电压等于灯泡A的电压U，输出电压等于灯泡B、C串联的总电压2U，故