1、4变压器1变压器的原理(1)定义在交变电流的传输过程中，能升高电压或降低电压的设备(2)构造由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈构成原线圈：与电源相连的线圈，也叫初级线圈，其两端电压叫输入电压副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈，其两端电压叫输出电压(3)原理互感现象是变压器的工作基础原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势(4)作用改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率为什么恒定电流不能利用变压器变压？提示：通过电磁感应产生互感现象是变压器的工作基础，而恒定电流产生恒定磁场，不产生电磁感应现象，所以无法对直流电变压
2、2变压器的电压、电流与匝数的关系(1)探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系在该实验中，要探究的物理量是四个，即输入电压、输出电压、原线圈匝数和副线圈匝数，因此为了搞清关系，应该用控制变量法猜想：线圈两端的电压与其匝数可能有什么关系？原、副线圈的匝数对副线圈两端的电压是否都有影响？设计实验方案：控制变量，分别探究先保持原线圈的匝数不变，改变副线圈的匝数，研究对输出电压的影响；然后，再保持副线圈的匝数不变，改变原线圈的匝数，研究对输出电压的影响进行实验，记录数据分析数据，得出结论：原副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比(2)理想变压器电压跟匝数的关系：(表达式)(3)理想变压器电流跟匝数的关系
3、：(适用于只有一个副线圈的变压器)(4)功率关系：对理想变压器而言，输入功率等于输出功率3互感器(1)电压互感器：是大匝数比的降压变压器，把高电压变为低电压，用来测量交流高电压，应并联在电路中(2)电流互感器：是大匝数比的升压变压器，把大电流变为小电流，用来测量交流大电流，应串联在电路中考点一 理想变压器的特点及工作原理1构造变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成，两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，是用来改变交流电压的装置(单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示)2工作原理变压器的变压原理是电磁感应如图所示，当原线圈上加交流电压U1时，原
4、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3理想变压器的理想化条件(1)忽略原、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(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
5、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.【例1】多选关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A通以正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈产生了感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈中原线圈中的交变电流所产生的变化磁场，除穿过原线圈之外，也穿过副线圈，在两个线圈中都能产生电磁感应现象答案BC解析通入交变电流时，原线圈产生的磁通量是变化的，故A错误；原、副线圈在同一铁芯上，没有漏磁，磁通量相等，故B正确；由
6、电磁感应现象，磁通量变化引起感应电动势，故C正确；副线圈中的电流是由于磁通量变化引起的，故D错误如图所示为一种变压器的铭牌图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是(B)A这是一个升压变压器B原线圈的匝数比副线圈的匝数多C当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 VD当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小解析：根据铭牌上所提供的信息可知：变压器的输入电压为220 V，输出电压为12 V，该变压器为降压变压器，故选项A错误，B正确；变压器的工作原理是电磁感应，故变压器的原、副线圈上的电压都为交流电压，选项C错误；由理想变压器的输出功率等于
7、输入功率，且原线圈的电压大于副线圈的电压，故副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误考点二 1理想变压器的三种基本关系表达名称规律表示依据备注电压关系En适用于一个原线圈、一个或多个副线圈的情况功率关系P入P出能量守恒适用于理想变压器电流关系U1I1U2I2适用于一个原线圈、一个副线圈n1I1n2I2n3I3U1I1U2I2U3I3适用于一个原线圈、多个副线圈2.变压器工作时的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2.(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，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
8、电流I2决定，即I1.(3)功率制约：P2决定P1，P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为0，P1为0.【例2】如图所示，理想变压器的原线圈接入u11 000sin100t(V)的交变电压，副线圈通过电阻r6 的导线对“220 V,880 W”的电器R供电，该电器正常工作由此可知()A原、副线圈的匝数比为501B交变电压的频率为100 HzC副线圈中电流的有效值为4 AD变压器的输入功率为880 W本题可按以下思路进行求解：(1)由交变电压的瞬时值表达式可知原线圈两端电压的频率和有效值；(2)由电器R正常工作，可知副线圈中电流的有效值和副线圈两端电压的有效值；(3)由功率关系P入P出可
9、求变压器的输入功率答案C解析原线圈接入电压u11 000sin100t(V)，输入电压的有效值U111 000 V，已知“220 V,880 W”的电器正常工作，则副线圈中的电流为I24 A，副线圈两端的电压为U2I2rUR46 V220 V244 V，原、副线圈的匝数比，选项A错误，C正确；交变电压的频率f Hz50 Hz，选项B错误；变压器的输入功率P入P出PRPr880 W426 W976 W，选项D错误总结提能 变压器工作时的制约关系：(1)电压：当变压器的原、副线圈的匝数比(n1n2)一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2U1.(2)电流：当变压器的原、副线圈的匝数比(n1n
10、2)一定，且输入电压U1一定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的电流I2决定，即I1I2.(3)功率：理想变压器的输入功率和输出功率相等，即P1P2，输出功率P2决定输入功率P1.多选如图所示是通过变压器为一精密仪器供电的电路，仪器两端的电压可通过示波器显示出来，电路中的变压器可视为理想变压器已知示波器显示的电压U231.1sin100t V，变压器原线圈与副线圈的匝数比，若仪器可以看成纯电阻电路，其工作时的电阻R44 ，I1、I2表示原、副线圈中的电流，则下列判断正确的是(BD)A原线圈两端电压为311 V，原线圈中的电流为70.7 mAB原线圈两端电压为220 V，原线圈中的电流为50 mA
11、C原线圈所接交流电源的频率为100 HzD原线圈所接交流电源的频率为50 Hz解析：根据题目给出的副线圈输出电压的变化规律可知，副线圈两端的电压U2 V22 V，由，得U1220 V；由U2I2R，得I20.5 A500 mA，由，得I150 mA，故A错误，B正确变压器原、副线圈中交变电流的频率相等，均为50 Hz，故C错误，D正确【例3】多选如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有()A向下滑动PB增大交流电源的电压C增大交流电源的频率 D减小电容器C的电容解答本题时应把握以下两点：(1)变压器只改变交变电流的电压
12、和电流，不改变交变电流的频率；(2)电容器的容抗与交变电流的频率以及电容器的电容有关，与其他因素无关答案BC解析向下滑动P时，副线圈的匝数变少，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压变小，灯泡变暗，选项A错误；增大交流电源的电压，由理想变压器的电压关系可知，副线圈两端的电压增大，灯泡变亮，选项B正确；电压不变，增大交流电源的频率，电容器的容抗减小，电路中的电流变大，灯泡变亮，选项C正确；减小电容器的电容，电容器的容抗增大，电路中的电流减小，灯泡变暗，选项D错误总结提能 本题考查变压器电路的动态分析和电容器的容抗，意在考查考生对变压器规律的掌握情况及对电容器容抗的理解如图所示，理想变压器原
13、线圈输入电压uUmsint，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(C)AI1和I2表示电流的瞬时值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，I1变小解析：交流电压表和交流电流表测量的是有效值，选项A、B错误；滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈负载电阻减小，因为原、副线圈的匝数比不变，所以U1、U2不变，因I2，所以I2变大，又U1I1U2I2，所以I1变大，故选项C正确，D错误1如图所示，为四种亮度
14、可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220 V,40 W”，当灯泡所消耗的功率都调于20 W时，哪种台灯消耗的功率最小(C)解析：C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量2有一电子线路中使用的小变压器，变压比为220 V/6 V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作为降压变压器使用，则电源(220 V)应接在(B)Aab两端 Bcd两端Cac两端 Dbd两端解析：本题考查变压器的电流关系由变压器结构原理可知，线圈中的电流越大，应当用越粗的导线，在降压变压器中，原线圈的匝数多于副线圈的匝数，
15、即n1n2，又，所以I2I1，说明通过电流大的(I2)线圈应是副线圈，导线相应要粗些，由图知，ab线较粗，故输入电压(220 V)应接cd两端故正确答案为B.3如图所示，理想变压器原、副线圈上接有四个完全相同的灯泡，若四个灯泡恰好都能正常发光，则下列说法正确的是(B)AU1U234BU1U243C若将L1短路，则副线圈的三个灯泡仍能正常发光D若将L2短路，则副线圈的两个灯泡两端的电压变为额定电压的倍解析：设灯泡的额定电压为U，额定电流为I，则副线圈电压为3U，电流为I，原线圈的灯泡正常发光，电流也为I，所以原、副线圈的匝数比为11，原线圈两端电压为3U，所以U1U243，选项A错误，B正确；若
16、将L1短路，则原线圈的电压增大，则副线圈两端电压也增大，三个灯泡不能正常发光，选项C错误；若将L2短路，设副线圈的电流为I，原线圈的电流也为I，因此2IRIRU14U，则IRU，即副线圈的每个灯泡两端的电压变为额定电压的，选项D错误4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(B)A原线圈中的电流减小 BR两端的电压增大C原线圈输入功率不变 D副线圈输出的电压减小解析：开关S闭合，用户端阻值变小，用户端干路电流增大，则原线圈
17、中电流变大，原线圈输入功率变大，选项A、C均错误；用户端干路电流增大，则输电线R上电压损失变大，选项B正确；由于原电压及匝数比不变，故副线圈输出电压不变，选项D错误5如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80104 V的霓虹灯供电，使它正常发光为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？答案：(1)0.98 A(2)180 W解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1U2I2当I212 mA时，I1即为熔断电流，I1I20.98 A.(2)当副线圈电流为I210 mA时，变压器的输入功率为P1，所以P1P2I2U2180 W.