1、4变压器学 习 目 标知 识 脉 络1.了解变压器的构造及几种常见的变压器2理解互感现象和变压器的工作原理(重点)3掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用(重点)4掌握理想变压器的功率关系，并导出原、副线圈中的电流关系及应用(难点)理想变压器的原理及基本规律1构造变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈2原理互感现象是变压器的工作基础，由于原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在副线圈中产生感应电动势3理想变压器没有能量损失的变压器4电压与匝数关系原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即：.5两类
2、变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器1变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化()2恒定电流接入变压器后也可发生互感现象，也可起到变压作用()3变压器的铁芯由很薄的硅钢片叠合而成()4在理想变压器中原、副线圈的磁通量的变化率是一致的()5理想变压器可以改变交变电流的频率()6电流通过铁芯从原线圈流到副线圈()理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比，即，试探究原、副线圈的瞬时电压与匝数是否也成正比【提示】当原线圈电压最大时，电流最大，但电流的变化率为零，此时副线圈中磁场最强，但磁通量的变化率为零，故此时副
3、线圈两端的电压为零，即U20.可见，原、副线圈的瞬时电压与匝数不成正比如图541所示，为一变压器结构示意图图541探讨1：当在a、b端接入恒定电源时，接在副线圈上的灯泡能否发光？【提示】当a、b接恒定电源时，原线圈中有恒定电流，穿过原、副线圈的磁通量不变，所以副线圈中没有感应电流，灯泡不发光探讨2：变压器中闭合铁芯的作用是什么？【提示】闭合铁芯的作用是形成一个闭合磁路，使副线圈中的磁通量的变化与原线圈中磁通量的变化基本相同1变压器的工作原理2理想变压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁(2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热3电动势关系由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，
4、根据法拉第电磁感应定律有E1n1，E2n2，所以.4电压关系由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1E1，副线圈两端的电压U2E2，所以.当有多个副线圈时，则有：5功率关系对于理想变压器，不考虑能量损失，P入P出6电流关系由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1I2U2，得.当有多个副线圈时，I1U1I2U2I3U3得I1n1I2n2I3n31(多选)关于变压器，下列说法正确的是()A变压器的工作原理是电磁感应B所有变压器的工作基础都是互感现象C各种电流接入变压器的输入端，变压器都能持续正常工作D只有交变电流接入变压器的原线圈中，变压器才能持续正常工作【解析】变压器之所以能变压，是因
5、为原线圈接交流电源时，有交变电流流过原线圈，引起穿过原、副线圈的磁通量发生变化，在原、副线圈中都产生了感应电动势，所以变压器的工作原理是电磁感应，选项A正确；有一种变压器叫自耦变压器，它只有一个线圈绕在铁芯上，但有三个抽头，可升压、也可降压，这种变压器的工作基础是自感，也就是说，当变压器是利用两个线圈变压时，其工作基础是互感，当变压器是利用一个线圈变压时，其工作基础是自感，所以选项B错误；变压器要想持续正常工作，原线圈必须接入交变电流，若接入直流电，原、副线圈中不可能出现持续的感应电动势，变压器不能持续正常工作，所以选项C错误，D正确【答案】AD2在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流
6、，使用的仪器是电流互感器如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是() 【导学号：05002114】【解析】电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B、D错误由变压器电流关系n1I1n2I2，要使I2I1，须n2n1，故A选项正确【答案】A3如图542所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6 ，AB端电压u112sin 100t(V)下列说法正确的是()图542A电流频率为100 HzB的读数为24 VC的读数为0.5 AD变压器输入功率为6 W【解析】根据uUmsin t及U、理想变压器的规律、欧姆定律和电功率公式解决问题根据u112sin 100t(V
7、)及U知U112 V，f50 Hz，选项A错误；根据得U2U112 V6 V，即的读数为6 V，选项B错误；根据I2L A1 A，即的读数为1 A，选项C错误；根据P1P2及P2 W6 W，选项D正确【答案】D关于变压器关系式的两点说明1对于公式，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的2由知，对于只有一个副线圈的变压器：电流与匝数成反比因此，变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制变压器工作时的制约关系及动态分析如图543所示为理想变压器，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电
8、压，请探究以下几个问题：图543探讨1：保持滑动变阻器触头P的位置不变，当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数如何变化？变压器的输出功率如何变化？【提示】理想变压器副线圈输出电压变大，通过负载电阻的电流增大，电压表和电流表的示数均变大，变压器的输出功率变大探讨2：单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数如何变化？变压器的输出功率如何变化？原线圈的电流、输入功率如何变化？【提示】对于理想变压器，输入电压一定时，输出电压也一定，当触头P向上移动过程中，变压器负载电阻变大，由I2知I2变小，故电压表示数不变，电流表示数变小，由可知，原线圈中的电流I1也
9、变小而由P2U2I2，P1I1U1可知P1、P2均变小故变压器的输入、输出功率变小 1电压制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2n2U1/n1.2电流制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1n2I2/n1.3负载制约(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2P负1P负2；(2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2P2/U2；(3)总功率P入P线P2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的4频率关系原、副线圈中电流的频率相同5对理想变压器进
10、行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是RI2P2P1I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1.4(多选)如图544所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是()图544AP向下滑动时，灯L变亮BP向下滑动时，变压器的输出电压不变CP向上滑动时，变压器的输入电流变小DP向上滑动时，变压器的输出功率变大【解析】由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L亮度不
11、随P的滑动改变，故选项A错误，选项B正确；P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2U2I2增大，再由知输入电流I1也增大，故选项C错误，D正确【答案】BD5如图545所示，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑动触头P来改变副线圈连接交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，则() 【导学号：05002115】图545A保持P的位置不动，将R的阻值增大，电流表的读数变小B保持P的位置不动，将R的阻值增大，R0的电功率变大C保持R的阻值不变，将P向上滑动，电流表的读数变大D保持R的阻值不变，将P
12、向上滑动，R0的电功率变大【解析】保持P的位置不动，即原、副线圈的匝数比不变，故副线圈两端的电压U恒定，将R的阻值增大时，由I可知，副线圈中的电流变小，故电流表的读数变小，A正确；由P0I2R0可知，R0的电功率减小，B错误；保持R的阻值不变，将P向上滑动时，原线圈的匝数n1增大，由UU可知，副线圈上的电压变小，由I可知，副线圈中的电流变小，C错误；由P0I2R0可知，R0的电功率减小，D错误【答案】A6如图546所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时()图546AA1的读数变大，A2的读数变大BA1的读数变大，A2的读数变小CA1的读数变小，A2的读数变大DA1的读数变小，A2的读数变小【解析】当滑动触头下移时，R3变小，R总变小，I，U不变，I变大，U并UUR1变小，通过R2的电流变小，IA2IIR2变大，A2的示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，可知A1的示数变大【答案】A理想变压器动态问题的处理方法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把副线圈当做电源，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