巧解理想变压器动态问题

变压器的动态问题的处理一直是高考命题的“常客”，在各类考试中出现的频率也相当高，以下是我对该类问题的教学体会。

一、掌握理想变压器动态问题的基本思路

1.通过分析题意，明确变量和不变量。

2.理解掌握变压器电路中的几个制约关系。

（1）电压制约关系：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U由输入电压U决定，即U=，可简述为“原线圈电压制约副线圈电压”。

（2）电流制约关系：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I由副线圈中的输出电流I决定，即I=，可简述为“副线圈电流制约原线圈电流”。

（3）功率制约关系：变压器原线圈的输入功率P由副线圈中的输出功率P决定，副线圈中的功率P由用户负载决定。

例1：用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下问题。如图所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡L和L，输电线的等效电阻为R，原线圈输入恒定的交变电压，开始时，开关S断开，当开关S闭合时，以下说法正确的是（?摇?摇?摇?摇）

A.副线圈输出的电压减小

B.原线圈输入的功率减小

C.通过灯泡L的电流增加

D.等效电阻R的电压增加

解析：原线圈输入电压不变，副线圈输出电压不变，开关S闭合后，负载总电阻变小，变压器输出电流增大，通过等效电阻R的电流增大，R两端的电压增大，L两端的电压减小，通过L的电流也减小，原线圈的输入电流增大，原线圈的输入功率也增大。故A、B、C选项错误，D选项正确。

二、会用“串反并同”分析理想变压器副线圈动态电路

“串反”是指当某一电阻增大时，与它串联的电阻中的电流、电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联的电阻中的电流、电压、电功率将增大。

“并同”是指当某一电阻增大时，与它并联的电阻中的电流、电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联的电阻中的电流、电压、电功率都将减小。

例2：将原线圈接到正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L、L，电路中接了理想交流电流表A，导线电阻不计，如图所示，当滑动变阻器P向下滑动时，灯泡L、L的亮度将如何变化？电流表A的示数将如何变化？

解析：当滑动变阻器P向下滑动时，滑动变阻器的阻值减小，由“串反并同”可知，灯泡L的亮度增加，灯泡L的亮度增加减小，电流表A的示数减小。

三、巧解理想变压器动态问题

结合以上两点，在处理理想变压器动态问题时，可以先用“串反并同”分析理想变压器副线圈动态电路的相关物理量，再用变压器电路中的三个制约关系处理原、副线圈电路的相关物理量，这样就可以灵活处理理想变压器动态问题。

例3：为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L、L，电路中分别接了理想交流电压表V、V和理想交流电流表A、A，导线电阻不计，如图所示，当滑动变阻器P向下滑动时（?摇?摇?摇?摇）

A.A示数不变，灯泡L亮度变小

B.A示数变大，灯泡L亮度变大

C.V示数变小，灯泡L亮度变小

D.V示数不变，灯泡L亮度变大

解析：当滑动变阻器P向下滑动时，滑动变阻器的阻值减小，通过“串反并同”知：灯泡L亮度变大，灯泡L亮度变小；再用变压器电路中的三个制约关系：由于输入电压不变，根据=，可知输出电压不变，电流表A的示数变大，根据=，电流表A的示数也变大。故A、B、C选项错误，D选项正确。

总之，通过运用动态电路的“串反并同”思想与理想变压器电路中的三个制约关系，这样就可以灵活处理理想变压器动态问题。