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变压器等效电阻例题怎么算?记住这个匝数比平方

2026-04-30 15:42:05综合与其它0

当对变压器电路展开分析之际,借助“等效电阻”以及“等效电源”这种方式,能够把繁杂的变压器耦合电路化简成简易的直流或者交流电路模型,进而躲开繁杂的方程组求解过程。Syw物理好资源网(原物理ok网)

这两个概念的核心之处在于“阻抗变换”高中物理等效电路例题,其变换比例,它与匝数比的平方存在关系,这个平方也就是k²或者1/k²。Syw物理好资源网(原物理ok网)

这两种办法,其本质是相同的,至于选择哪一个,这取决于你所要去求解的,究竟是哪一边的物理量。Syw物理好资源网(原物理ok网)

一、 等效电阻模型(阻抗变换)Syw物理好资源网(原物理ok网)

核心思想是,站在原线圈也就是初级侧去看,能够将变压器以及副线圈也就是次级的负载电阻 R 视为一个整体,而这个整体就如同在原线圈电路里接入了一个等效电阻 R'。Syw物理好资源网(原物理ok网)

1.单个副线圈情况:Syw物理好资源网(原物理ok网)

推导的这个过程呀,假设存在一个理想变压器,其原线圈与副线圈的匝数比设定为k ,而这个k 呢,它等于n₁除以n₂ ,然后呢副线圈连接着负载电阻R。Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

①. 电压关系:U₁= kU₂Syw物理好资源网(原物理ok网)

②. 电流关系:I₁=1/kI₂Syw物理好资源网(原物理ok网)

③. 欧姆定律:副线圈中U₂= I₂RSyw物理好资源网(原物理ok网)

我们在原线圈侧定义等效电阻 R':Syw物理好资源网(原物理ok网)

方法一:Syw物理好资源网(原物理ok网)

等效前电路:U₂= I₂RSyw物理好资源网(原物理ok网)

等效后电路:U₁= I₁R'Syw物理好资源网(原物理ok网)

两式相比得:R'=k²RSyw物理好资源网(原物理ok网)

方法二:利用功率相等Syw物理好资源网(原物理ok网)

I₁²R'=I₂²R,R'=k²RSyw物理好资源网(原物理ok网)

2.多副线圈的情况Syw物理好资源网(原物理ok网)

推导过程是这样的,设有一个理想变压器,其原、副线圈匝数比设计为k₁,这里k₁等于n₁除以n₂,还有一个匝数比为k₂,k₂等于n₁除以n₃,并且副线圈连接着负载电阻R₂´以及R₃´。Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

方法一:Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

方法二:利用功率相等Syw物理好资源网(原物理ok网)

I₁与U₁的乘积,等于I₂的平方乘以前述R₂',加上I₃的平方乘以前述R₃',还等于I₁的平方乘以前述R'。Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

等效为并联了两个电阻。Syw物理好资源网(原物理ok网)

R₂'= k₁²R₂, R₃'=k₂²R₃Syw物理好资源网(原物理ok网)

等效之后的电压:U₁Syw物理好资源网(原物理ok网)

等效之后的电流:Syw物理好资源网(原物理ok网)

结论:Syw物理好资源网(原物理ok网)

以原线圈进行观察副线圈的情况,副线圈所拥有的负载电阻R,将其等效至原线圈一侧时,其阻值转变成为k²R。Syw物理好资源网(原物理ok网)

即(n₁/n₂)²RSyw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

应用场景方面,当原线圈那儿串联了一个电阻R₀的情况下,要是要求出原线圈电流或者功率分配的话,能够直接采用R₀ + k²R去进行总阻抗的计算。Syw物理好资源网(原物理ok网)

二、 等效电源模型(戴维南等效)Syw物理好资源网(原物理ok网)

核心思想:站在副线圈那一侧去看,把电源、原线圈构成的电路连带着变压器视为一个全都的整体,这个整体就如同一个全新的“等效电源”,具备有新的电动势E以及内阻r。Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

这么来推导,过程是这样的,设定一下,原线圈侧这边的电源电压是U,原线圈串联着的电阻即电源内阻为R₀,匝数比k等于n₁除以n₂。Syw物理好资源网(原物理ok网)

证明过程如下:Syw物理好资源网(原物理ok网)

方法一:Syw物理好资源网(原物理ok网)

等效电源之后:U₂=E-I₂rSyw物理好资源网(原物理ok网)

等效电源之前:U₁=U-I₁R₀Syw物理好资源网(原物理ok网)

n₁U₂/n₁=U-n₂I₂R₀/n₁Syw物理好资源网(原物理ok网)

U₂=U/k-I₂R₀/k²Syw物理好资源网(原物理ok网)

所以E=U/k,r=R₀/k²Syw物理好资源网(原物理ok网)

方法二:利用功率相等Syw物理好资源网(原物理ok网)

等效后R的功率:P=EI₂-I₂²rSyw物理好资源网(原物理ok网)

等效前R的功率:P=UI₁-I₁²R₀Syw物理好资源网(原物理ok网)

P=Un₂I₂/n₁-(n₂I₂/n₁)²R₀Syw物理好资源网(原物理ok网)

所以E=U/k,r=R₀/k²Syw物理好资源网(原物理ok网)

1. 等效电动势 E:Syw物理好资源网(原物理ok网)

当处于副线圈开路这种状况,也就是I₂等于0的时候,原线圈电流I₁为0,并且此时原线圈两端电压等同于电源电压U。Syw物理好资源网(原物理ok网)

此时副线圈的感应电压即为等效电动势:E = U/kSyw物理好资源网(原物理ok网)

2. 等效内阻r:Syw物理好资源网(原物理ok网)

原线圈侧存在的电阻R₀,对电流会起到阻碍作用,该种阻碍作用借助变压器,被“传递”至副线圈。Syw物理好资源网(原物理ok网)

依据能量守恒或者阻抗变换原理啊,这里面电阻是从高压侧传递到低压侧的,传递之后阻值有变化小下来的情况呢,于是就有这样的等式关系出现啦:r等于R₀除以k²。Syw物理好资源网(原物理ok网)

结论:Syw物理好资源网(原物理ok网)

站在副线圈的角度去对原线圈进行观察:原电路能够被看作是一个新的电源,这个新电源的电动势是U₀/k ,其内阻则是R₀/k²。Syw物理好资源网(原物理ok网)

下面这种情况是应用场景:在需要对副线圈负载R获取最大功率这一状况进行分析时,或者是计算副线圈电流的时候,直接运用闭合电路欧姆定律,即:I₂等于E除以(r加上R)。Syw物理好资源网(原物理ok网)

三、 典型例题思路演练Syw物理好资源网(原物理ok网)

例题:如图所示,Syw物理好资源网(原物理ok网)

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先看,理想变压器,其原、副线圈匝数比是n₁∶n₂,输入端C、D接入的是电压有效值恒定的交流电源,再看,灯泡L₁、 L₂的阻值一直始终与定值电阻R0的阻值相同,接着,在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的这个过程当中,两个灯泡始终是发光的并且工作在额定电压以内贝语网校,最后,下列说法正确的是(A)。Syw物理好资源网(原物理ok网)

A.L₁先变暗后变亮,L₂一直变亮Syw物理好资源网(原物理ok网)

B.L₁先变亮后变暗,L₂一直变亮Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

C.L₁先变暗后变亮,L₂先变亮后变暗Syw物理好资源网(原物理ok网)

D.L₁先变亮后变暗,L₂先变亮后变暗Syw物理好资源网(原物理ok网)

例题:如图所示,Syw物理好资源网(原物理ok网)

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首先,存在这样一种情况,有个物件叫做理想变压器,这个理想变压器,它原、副线圈的总匝数是属于相同的状态,然后,还有一个滑动触头P₁,它一开始所处的位置是在副线圈正中间的地方,接着,输入端是接入了在电压有效值这块是恒定不变的交变电源,另外,有一个定值电阻R₁,它的阻值设定为R,还有一个滑动变阻器R₂,它的最大阻值是9R,并且滑片P₂一开始的位置是在最右端之处,再有,有一台理想电压表跟理想电流表,理想电压表的示数呈现为U,理想电流表的示数显示为I,在这样的状况下,下列说法是正确的是(B)。Syw物理好资源网(原物理ok网)

A.保持P₁位置不变,P₂向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变Syw物理好资源网(原物理ok网)

B.让保持 P₁ 在那个位置不发生改变,在 P₂ 朝着左边缓慢地进行滑动这样的过程里边高中物理等效电路例题,R 所消耗的功率呈现出增大的情况。Syw物理好资源网(原物理ok网)

C.保持P₂位置不变,P₁向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大Syw物理好资源网(原物理ok网)

D.维持P₂所在位置不发生改变,在P₁朝着下方缓缓进行滑动的进程当中,R所消耗的功率呈现出减小的态势。Syw物理好资源网(原物理ok网)

例题:(多选)如图,Syw物理好资源网(原物理ok网)

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理想变压器,其原、副线圈匝数之比是1∶2 ,原线圈呢,与定值电阻R₀串联之后,接入到输出电压有有效值且恒定状态的正弦交流电源,副线圈电路当中,负载电阻是可变电阻R₂ ,A、V是理想交流电表,当R₂等于2R₁的时候,电流表的读数是1 A ,电压表的读数为4V ,则( ACD)。Syw物理好资源网(原物理ok网)

A.电源输出电压为6 VSyw物理好资源网(原物理ok网)

B.电源输出功率为4 WSyw物理好资源网(原物理ok网)

C.保持R₁阻值不变,当R₂=8 Ω时,电压表的读数为6VSyw物理好资源网(原物理ok网)

D.保持R₁阻值不变,当R₂=8 Ω时,变压器输出的功率最大Syw物理好资源网(原物理ok网)

列题:如同所示,某一个小组设计出来了灯泡亮度能够进行调整的电路,a、b、c是固定不变的三个触点,理想变压器原副线圈匝数的比例是k,灯泡L以及三个电阻的阻值都是恒定不变为R的,交变电源输出电压的有效值始终稳定为U。开关S跟不同的触点相互连接,下面这些说法当中正确的一项是(B)Syw物理好资源网(原物理ok网)

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A .S与a 相连,灯泡的电功率最大Syw物理好资源网(原物理ok网)

B.S与a 相连,灯泡两端的电压为kU/( k ²+ 3)Syw物理好资源网(原物理ok网)

C.S与b相连,流过灯泡的电流为U/( k ²+ 2)RSyw物理好资源网(原物理ok网)

D.S与c相连,灯泡的功率为U² /( k ²+ 1)RSyw物理好资源网(原物理ok网)

存在一种情况,讲的是“西电东送”,它对于我国达成经济跨区域可持续快速发展而言,是非常重要的一种保证,就好像这样一个图示。是一幅进行模拟远距离输电的部分测试电路的图示。有一个恒压交流电源,还有一个阻值是2Ω的定值电阻R₁,它们二者相互连接,连接的对象是理想变压器。变压器的原、副线圈的匝数比是1:3,这里有电压表和电流表,并且它们都是理想变流电表,另外还有一个R₂,它属于热敏电阻,其阻值会依据温度升高这个情形而呈现出减小的态势,在这样的状况下,下列说法正确的是( D)。Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

A.环境温度升高时,电流表 A₁示数减小,灯泡L变暗Syw物理好资源网(原物理ok网)

B.环境温度降低时,电流表 A₂示数减小,电源输出功率变大Syw物理好资源网(原物理ok网)

C.电压变化量所对应的示数是U,电流表A₂示数的变化量是I₂,二者的关系呈现为|U除以I₂该数值等于6Ω。Syw物理好资源网(原物理ok网)

D.电压表所显示的示数的变化量U,它和电流表A₂所显示的示数的变化量I₂之间存在一种关系,这种关系呈现为U与I₂的比值的绝对值等于18Ω。Syw物理好资源网(原物理ok网)

方法一:等效电阻法Syw物理好资源网(原物理ok网)

高中物理等效电路例题Syw物理好资源网(原物理ok网)

方法二:等效电源法Syw物理好资源网(原物理ok网)

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