胡啟業(yè)

(廣東江門(mén)市棠下中學(xué) 529085)

如果對(duì)歷來(lái)教學(xué)或者一般高中物理題型做一個(gè)考察和統(tǒng)計(jì)，不難發(fā)現(xiàn)，其中高頻率出現(xiàn)的一個(gè)如“有用電器接入理想變壓器的原線圈”的物理模型概念題，一般教學(xué)中，教師會(huì)采取傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析和計(jì)量教學(xué)方法，往往學(xué)生在這樣的教學(xué)環(huán)境中難以把握新知識(shí)，尤其是遇到比較抽象的概念、知識(shí)的時(shí)候往往顯得束手無(wú)策，這就導(dǎo)致學(xué)生遇到此類題型時(shí)，大腦缺乏一個(gè)主要的、整體的解題思維，不會(huì)套用知識(shí)進(jìn)行解題，導(dǎo)致在解決該類題型時(shí)容易丟分，學(xué)到的知識(shí)也只是停留在表面.對(duì)于此類為問(wèn)題，將等效抗阻的思維運(yùn)用到物理模型分析中，具有一定的意義與作用，能更好幫助學(xué)生提高解題能力.

一、理想變壓器等效阻抗公式的一般推導(dǎo)

圖1

典例一通過(guò)對(duì)圖1的觀察，可以得知，當(dāng)該變壓器兩端相同的線圈R1、R2發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)地L1、L2也會(huì)發(fā)生先后相應(yīng)地發(fā)生變化，就是相當(dāng)于在該線路中，R與L之間的線路是有一定的聯(lián)系的，R數(shù)值的變化對(duì)L的大小有著間接性的影響.所以，基于該現(xiàn)象，并運(yùn)用相關(guān)的物理電路原理，可以延伸出一個(gè)電路圖，其中用等效電阻R3等效代替.由一般變壓器電壓規(guī)律可以得出以下推導(dǎo)公式：U1÷U2=R1÷R2變化為U1=(R1÷R2)×U2，由此可知負(fù)載電阻R消耗功率P=U12÷R，由此出發(fā)可知等效阻抗在其中消耗P=U12÷R,P=P,由此即可得出理想等效阻抗的的一般公式.

二、理想變壓器等效公式的一般運(yùn)用

典例一如圖2所示，在當(dāng)圖2線路中所接的負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I1、I2也相應(yīng)發(fā)生變化，即R1具有雙重影響，基于此現(xiàn)象，可將一個(gè)等效電阻R1接在其中，如圖3所示.從圖2基本信息可以算的，U1=n1÷n2×U1、I1=n2÷n1×I2、I2=U2÷R1，再由圖3可以得出R1=U1÷I1.

通過(guò)對(duì)以上所有公式的聯(lián)合解析，設(shè)置一個(gè)新接于電路的R1′、代替，即得公式R1′=(n1÷n2×U2)÷(n2÷n1×I2)=(n1÷n2)2×R1,所以，得出最終的等效抗阻值為R1′=(n1÷n2)2×R1.

此類方式即為通過(guò)對(duì)某種電路的等效替換，在基本信息不變的前提之下，延伸出另一種思維，簡(jiǎn)單方式替換復(fù)雜題型，從而達(dá)到理解題型與掌握題型的統(tǒng)一.

1.一般性原理題型分析

典例二如上圖所示，在這個(gè)理想變壓器中，5只燈泡分別接于原副圈線之上，燈泡各方面均相同，若在燈泡B、C、D、E均能正常發(fā)光的情況之下，那么燈泡A能否正常發(fā)光？

解析可以設(shè)各個(gè)燈泡的電阻為R，可以得出其總的電阻為R總=R÷4，那么R=(n1÷n2)2×R總=4R，結(jié)合相關(guān)的物理原理知識(shí)，可以得出燈泡A線路上的電壓為U1/5,這時(shí)候R總電壓為4U1/5，所以，這正是燈泡A正常發(fā)光的條件，燈泡能夠正常發(fā)光.

2.相關(guān)拓展

拓展探析如果在變壓器正常運(yùn)行的情況下，如果其中一個(gè)燈泡B出現(xiàn)斷線不亮的情況，在這樣的情況之下，其他的幾個(gè)燈泡是什么情況？

解析此種題型是比較考驗(yàn)綜合解題思維的一種題型，在解題時(shí)，應(yīng)該先考慮用等效阻抗的解題方法，再者就是要能夠正確運(yùn)用其公式進(jìn)行分析.B燈泡不參與運(yùn)行，所以此時(shí)其他燈泡的分得電流相對(duì)就會(huì)增多，此時(shí)R增大，R總的數(shù)值同樣也得到增加，這就導(dǎo)致原線圈流過(guò)的電流受到影響，A燈流經(jīng)電流減少，故會(huì)變暗，此時(shí)其他幾個(gè)燈泡由于流經(jīng)電流相應(yīng)得到增加，所以亮度均會(huì)在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加.

在變壓器的教學(xué)與學(xué)習(xí)過(guò)程中，如果只按照傳統(tǒng)的方式，對(duì)于物理模型的思維的培養(yǎng)只會(huì)止步不前.所以在將“二級(jí)理論”運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)與學(xué)習(xí)過(guò)程中，進(jìn)行科學(xué)的、有效的推導(dǎo)和實(shí)際應(yīng)用探析，將實(shí)際在教學(xué)中遇到的典型知識(shí)點(diǎn)和相應(yīng)的具體實(shí)例結(jié)合起來(lái)，將“二級(jí)理論”普及到每一個(gè)學(xué)生的同時(shí)，在確保學(xué)生接收到教師的信息同時(shí)，加上具體的例子解析探究，鞏固學(xué)生的知識(shí)掌握，同時(shí)也有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收與創(chuàng)新.這對(duì)于教師的課堂教學(xué)具有一定的輔助作用，同時(shí)也能夠更為科學(xué)地提高學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解與掌握能力，提高思維的靈活性與相關(guān)的解題能力，減少不必要的解題步驟，進(jìn)而提高考試效率.同時(shí)，教師在教學(xué)中也應(yīng)該注意對(duì)該類題型的拓展，注重舉一反三的教學(xué)法，提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力與總結(jié)、創(chuàng)新能力.