1、6.变压器学 习 目 标知 识 脉 络1.了解变压器的构造2理解变压器的工作原理3理解理想变压器以及电压和匝数、电流和匝数之间的关系(重点、难点)4应用理想变压器解决实际问题(难点)变 压 器 的 结 构 与 原 理1变压器的结构变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成，变压器的模型与符号如图261所示图261(1)原线圈：与电源相连接的线圈，也叫初级线圈(2)副线圈：与负载相连接的线圈，也叫次级线圈2变压器的原理：当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中产生感应电动势3能量传递电能从原线圈通过磁场传输给副线圈
2、(1)与电源相连接的线圈称为原线圈()(2)当原线圈中电流不变时，副线圈将无电压和电流输出()(3)变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流()如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？【提示】不能变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生探讨：如图262所示，一蓄电池连接在低压交流变压器上，闭合开关会观察到什么现象？你能解释这种现象发生的原因吗？图262【提示】可以观察到闭合开关瞬间灯泡发光，然后熄灭原因是：恒定电压加在原线圈上瞬间，线圈内的磁通量发生变化，因而副线圈中的磁
3、通量也发生变化，所以由En知，副线圈中有感应电动势，灯泡闪亮，之后原线圈中电流恒定，线圈内的磁通量恒定不变，副线圈中无电动势，因而灯泡熄灭1变压器的工作原理变压器的变压原理是电磁感应如图263所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈其能量转换方式为原线圈电能磁场能副线圈电能变压器的示意图图2632理想变压器的理想化条件(1)忽略原、
4、副线圈的内阻；(2)忽略原、副线圈磁通量的差别；(3)忽略变压器自身的能量损耗，即忽略变压器原、副线圈电路的功率因素的差别3变压器的特点和作用(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用(2)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的(3)变压器不能改变交变电流的频率(4)若直流电的电压是随时间变化的，也可以用变压器改变电压(5)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0.1下列关于变压器的说法正确的是()A变压器工作的基础是自感现象B在原线圈中，电能转化为磁场能C电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起D变压器对恒定电流也能变压【解析】变压
5、器工作的基础是原副线圈的互相感应，并不是自感现象，在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的，变压器只能对变化的电流有变压作用，综上所述，只有B正确【答案】B2一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等() 【导学号：46042123】A交流的频率B电流的有效值C电功率 D磁通量变化率【解析】变压器可以改变原副线圈中的电流，因此原副线圈中的电流不一定有相同的有效值，所以B正确由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈，因而原副线圈的磁通量变化率相同；变压器的工作基础是电磁感应，副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的；理想变
6、压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率【答案】B理想变压器的原、副线圈中物理量之间的关系1电压关系：理想变压器的电压跟它们的匝数成正比公式：.当n1n2时，则有U1U2，叫降压变压器当n1n2时，则有U1n2，当原、副线圈减少相同的匝数时，其变压比变大，根据，因U1一定，U2变小，故小灯泡变暗，选项A错误，选项B正确；由知，原、副线圈电压的比值变大，选项C错误；根据，则通过原、副线圈电流的比值变小，选项D错误【答案】B5(多选)如图266所示为一理想变压器S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑片，U1为变压器原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则()图266A保持U1及P的位置不变，S由a合到
7、b上时，I1将减小B保持P的位置及U1不变，S由b合到a上时，R消耗的功率减小C保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大D保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I2增大【解析】S由a合到b时，n1减小而U1不变，由可知，副线圈上的电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大，又由于P1P2U1I1，故I1增大，A项错误；同理S由b合到a时，P2减小，B项正确；P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由可知I1将减小，故C项错误；当U1增大时，由可知U2也增大，I2增大，再由可知I1增大，故D项正确【答案】BD理想变压器动态问题的处理方法(
8、1)首先抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率P2决定输入功率P1.(2)把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化(3)根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化(4)根据理想变压器的变压规律、变流规律和功率规律判定原线圈电流的变化及输入功率的变化电 压 互 感 器 和 电 流 互 感 器1电压互感器用来把高电压变成低电压副线圈比原线圈匝数少，如图267甲所示，根据已知的变压比可以计算出原线路中的电压2电流互感器用来把大电流变成小电流，副线圈比原线圈匝数多，如图267乙所示，根据已知的变流比可以计算出原线路中的电流甲乙图267(1)
9、互感器原、副线圈中的电流频率相等()(2)电压互感器实质上是一种降压变压器()(3)电流互感器原线圈匝数比副线圈匝数多()为什么电流互感器的副线圈不允许安装保险丝？为什么电压互感器的副线圈要装保险丝？【提示】如果电流互感器在运行时副线圈断开，I20，则铁芯中的磁通量会急剧增加(因为原线圈中电流很大，在铁芯中产生的磁通量很大，正常运行时I20，且n2n1，所以I1产生的磁通量大部分被I2产生的磁通量所抵消)，这将在副线圈的两端感应出高电压(可达103 V以上)，即使副线圈的一端接地，对人及仪表仍不安全，因此，电流互感器副线圈决不允许断路，当然不允许安装保险丝电压互感器在运行时应严防短路，因短路时
10、副线圈电路阻抗大大减小，会出现很大短路电流，使副线圈严重发热而烧毁，所以在电压互感器低压侧要安装保险丝探讨：试讨论比较电压互感器和电流互感器的原理【提示】电压互感器的原理：是一种降压变压器，它的初级线圈并联在高压交流线路上，次级线圈与交流电压表相连，只要根据电压表测出的电压值和铭牌上的变压比，就可以算出高压线的电压值电流互感器的原理：是一种升压变压器，它的原线圈串联在被测交流电路中，副线圈与交流电流表相连，只要读出交流电流表的示数，再根据变流比就可以算出通过负载的电流值1两种互感器的连接方式：电压互感器原线圈并联在被测的高压线路上，电流互感器原线圈串联在被测的电路中2两种互感器的特点：电压互感
11、器是一种降压变压器，原线圈匝数多，电流互感器是一种升压变压器，副线圈匝数多3使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地此外，电流互感器在使用时绝对不允许副线圈开路6在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器下图中，能正确反映其工作原理的是() 【导学号：46042125】【解析】电流互感器应是测电流的，应串联在火线上，故C、D选项错误；同时，由I1n1I2n2知要使I2n1，故A选项正确，B选项错误【答案】A7(多选)如图268所示，L1和L2是远距离输电的两根高压线，在靠近用户端的某处用电压互感器和电流互感器监测输电参数，在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候()图268A甲电表的示数变小B甲电表的示数变大C乙电表的示数变小 D乙电表的示数变大【解析】由图可知：甲是电压表，乙是电流表，所以甲是电压互感器，乙是电流互感器；在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候，副线圈总电阻变小，副线圈总电流变大，所以输电导线电流变大，输电导线电阻R不变，由UIR可知，电压损失变大，根据高压线上输出电压变小，根据匝数比等于电压之比，所以甲电表的示数变小，故A正确，B错误；输电导线电流变大，所以乙电表的示数变大，故C错误，D正确【答案】AD