1、高考资源网（） 您身边的高考专家6变压器学习目标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)一、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所示(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二、理想变
2、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U1U2，叫升压变压器2电流关系(1)输入功率与输出功率的关系：对于理想变压器，则U1I1U2I2，即P入P出(2)电流与匝数的关系：.三、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，如图乙，根据已知的变流比可以计算出原线路中的电流甲乙3两种互感器的比较(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
3、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1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比()(2)学校中用的变压器工作时没有能量损失()(3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率()(4)电压互感器是一种降压变压器()(5)电压互感器的原线圈应串联在被测电路中()(6)在使用互感器时，互感器的外壳和副线圈
4、应接地()2一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为()A200 B400C1 600 D3 200B根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，得n2400，选项B正确3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()A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 理想变压器基本关系的理解与应用1.电压制约当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2.2功率制
5、约P出决定P入，P出增大，P入增大 ；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.3电流制约当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1.特别提醒(1)变压器可以改变交变电流的电压，不能改变交变电流的周期和频率(2)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值其关系不成立【例1】如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1n221，电表均为理想电表，两个电阻的阻值均为1 ，C是电容器，其击穿电压为 V图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图像下列说法正确的是()甲乙A输入电压的频率为50 Hz，
6、经过变压器后通过电阻的交流电频率为25 HzBS断开时电压表的示数为1.41 V，电流表的示数为0.35 ACS断开时电压表的示数为1 V，电流表的示数为0.25 AD闭合开关S，电容器将被击穿思路点拨：(1)变压器不能改变交流电的频率(2)电表示数是交流电的有效值(3)电容器击穿电压是最大值C由图乙知T0.02 s，则f50 Hz，变压器不改变交流电的频率，所以输出的交流电的频率仍为50 Hz，故A错误当S断开时，由可知，电压表的示数U2U11 V，I20.5 A，又，则电流表的示数I1I20.25 A，所以B项错误，C项正确开关S闭合前，右端电阻R两端电压最大值为 V，开关S闭合后，电容器
7、C与右端电阻R并联，则并联总电阻小于1 ，电容器两端的最大电压小于 V，因为电容器的击穿电压为 V，所以电容器不能被击穿，D项错误公式及中的电压和电流一般指有效值，但也可以是最大值，但必须要对应训练角度1：理解变压器工作的几个基本关系1如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12 V6 W”字样的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是()A120 V,0.10 A B240 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 AD灯泡正常工作，副线圈两端的电压U212 V，副线圈中的电流I22 A
8、1 A，根据匝数比得原线圈中的电流I1I20.05 A，原线圈两端的电压U120U2240 V，选项D正确训练角度2：理想变压器基本关系的应用2用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图像如图所示，则 ()A变压器输入功率约为3.9 WB输出电压的最大值是110 VC变压器原、副线圈匝数比是12D负载电流的函数表达式i0.05sin AA根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则P入P出P负110 W3.9 W，故A选项正确；由于题干中变压器输出电压的数值是有效值，则变压器的输出电压的最大值应是110 V，故B选项错误；根据理想变压器的变压比
9、关系式可得，变压器原副线圈匝数比，故C选项错误；根据题图可得，负载电流的函数表达式为iImsin A，解得i0.05sin 100t A故D选项错误 理想变压器的动态分析变压器的动态电路分析，一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系)；二是要遵循电路规律首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判断，具体问题具体分析一般分为以下两种情况：(1)原、副线圈匝数比不变分析原、副线圈的电压U1、U2，电流I1、I2，输出和输入功率P2、P1随负载电阻变化而变化的情况将变压器接到交流电源上，原线圈的输入电压为U1，副线圈两端电压U2为定值，流过副线圈的电流I2随负载电阻的减小而增大，
10、变压器输出功率P2(P2U2I2)也随着增大，不计变压器损失的能量，则变压器输入功率P1(P1P2)也增大，流过原线圈的电流I1也增大进行动态分析的顺序是U1U2U1I2P2I2U2P1P2I1.(2)负载不变上述物理量随原、副线圈匝数比的变化而变化的情况一般情况下，如果原线圈输入电压U1和匝数n1不变，当副线圈匝数n2增大时，副线圈两端电压U2增大，流过副线圈的电流I2增大，变压器输出功率P2(P2U2I2)增大，则变压器的输入功率P1增大，流过原线圈的电流I1增大，反之，变化情况则相反【例2】(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在
11、副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小思路点拨：保持Q的位置不动，则原、副线圈匝数比不变保持P的位置不动，则负载电阻不变BC保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2知，I2变小，由得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误，选项B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2知副线
12、圈输出功率变大，由P1P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，选项D错误对理想变压器进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RI2P出P入I1.(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、n2U2I2P出P入I1.训练角度1：负载变化引起的电路变化分析3.用电高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题如图所示，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有
13、效值恒定的交流电压，当开关S闭合时，以下说法中正确的是()A原线圈中电流减小 B副线圈输出电压减小CR两端的电压增大 D原线圈输入功率减小C原线圈输入电压恒定，副线圈输出电压不变，B错误；当开关S闭合后，电路中总电阻减小，总电流和总功率变大，原线圈中电流和输入功率都变大，R两端的电压增大，故C正确，A、D错误训练角度2：原副线圈匝数比变化引起的电路变化分析4.如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则()A小灯泡变亮B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变B由于家庭电路上理想变压器为降压变压器，故n1n
14、2，当原、副线圈减少相同的匝数时，其变压比变大，根据，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化，选项D错误 几种常见的变压器1.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图所示2互感器交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器【例3】(多选)如图所示，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
15、峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候()A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AD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，以致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正确一题多变上例中，若用电流互感器来测量两根高压线中的电流如图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流
16、为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则()Aab接MN、cd接PQ，IabIcdCab接PQ、cd接MN，IabIcdB电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据电流关系得I1n1I2n2，所以IabIcd，电流表应接在电流较小的一侧，故选项B正确(1)电压互感器应并联接入电路；电流互感器应串联接入电路(2)电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2.(3)电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.5一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈
17、的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中()AU2U1，U2降低 BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低 DU2n2知U2U1；滑动触头从M点顺时针旋转至N点过程，n2减小，则U2降低，C项正确课堂小结核 心 归 纳知 识 脉 络1.1个原理理想变压器的工作原理23个关系功率关系：P1P2；电压关系：；电流关系(一个副线圈)：33种常见变压器自耦变压器、电压互感器、电流互感器1(多选)关于理想变压器，下列说法正确的是()A变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压B实际生活中，不存在原线
18、圈与副线圈匝数相等的变压器C理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的频率D输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能ABD易知A、B正确；理想变压器无能量损耗，改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率，C错误；变压器工作的原理是互感现象，输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能，D正确2对理想变压器可作出的判断是()A高压线圈匝数多、电流大、导线粗B低压线圈匝数少、电流小、导线细C高压线圈匝数多、电流大、导线细D低压线圈匝数少、电流大、导线粗D理想变压器中有U1I1U2I2且有，变压器电压较高的一边电流小，匝数多，导线细；则电压较低的一边电流大，匝数少，
19、导线粗3如图所示，理想变压器原线圈输入电压uUmsin t，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示下列说法正确的是 ()AI1和I2表示电流的平均值BU1和U2表示电压的最大值C滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D滑片P向下滑动过程中，U2变小、I2变大C电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A、B错误；滑片P向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，U2不变、I1变大，故C正确，D错误4(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是 ()甲乙A线圈匝数n1n2，n3n
20、2，n3n4C甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D乙图中的电表是电流表，输出端不可断路CD题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1n2，题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3n4，题图乙中的电表为电流表，故选项C、D正确5(多选)如图(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为41，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示下列说法正确的是 ()(a)(b)A变压器输入、输出功率之比为41B变压器原、副线圈中的电流强度之比为14Cu随t变化的规律为u51sin 50t VD若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大BD由题意知，变压器是理想变压器，故变压器输入、输出功率之比为11，故A错误；变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，即，故选项B正确；由题图(b)可知交流电压最大值Um51 V，周期T0.02 s，可由周期求出角速度的值为100 rad/s，则可得交流电压u随t变化的规律为u51sin 100t V，故选项C错误；RT温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D正确- 14 - 版权所有高考资源网
