1、4变压器学习目标1.物理观念了解变压器的构造及几种常见的变压器2.科学思维理解互感现象和变压器的工作原理(重点)3.科学思维掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用(重点)4.科学思维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)一、变压器的原理1变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈2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3作用：改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和
2、频率4注意(1)变压器不改变交变电流的周期和频率(2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用(3)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二、 电压与匝数的关系1理想变压器(1)定义：没有能量损失的变压器(2)特点变压器铁芯内无漏磁原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热铁芯中不产生涡流2原、副线圈的电压关系(1)对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有E1n1，E2n2，所以.(2)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.当有多组线圈时，则有3两类变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈
3、电压低的变压器(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压高的变压器1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压()(2)实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器()(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)理想变压器是客观存在的()(5)适用于任何理想变压器()2理想变压器原、副线圈匝数比为101，下列说法中正确的是()A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是101B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为101D正常工作
4、时，原、副线圈的输入、输出功率之比为11D对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比，选项A、B、C错误；理想变压器可以忽略各种损耗，故输入功率等于输出功率，选项D正确3如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1n241，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为()A3 mAB0C48 mAD与负载R的值有关B导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过副线圈的磁通量变化，在副线圈上无感应电动势出现，所以A2中无电流
5、通过理想变压器的基本关系1.电压关系U1U2U3n1n2n3或2功率关系输入功率等于输出功率，即P入P出，U1I1U2I2.3电流关系由功率关系可知，当只有一个副线圈时，；当有多个副线圈时，I1U1I2U2I3U3，I1n1I2n2I3n34原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同【例1】如图所示，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两端电压u112sin 100t(V)下列说法正确的是()A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 WD根据u112sin 100t(V)及U知U112 V，f50 Hz，选项
6、A错误；根据得U2U112 V6 V，即的读数为6 V，选项B错误；又I2 A1 A，即的读数为1 A，选项C错误；根据P1P2及P2 W6 W，选项D正确变压器中提到的电压关系、电流关系、电路中电表的示数等，指的都是交流电的有效值.1(多选)如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A以下判断正确的是()A变压器输入功率为484 WB通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD变压器原、副线圈匝数比n1n2113BD变压器的输入功
7、率等于输出功率，P入P出I2U22.260 W132 W，故A错误；根据P入I1U1，所以I1 A0.6 A，故B正确；电流表示数为有效值，故通过副线圈的电流的有效值为2.2 A，则最大值为Im2.2 A2.2 A，故C错误；根据变压器的工作原理可知，所以变压器原、副线圈匝数比，故D正确理想变压器工作时的制约关系1.电压制约输入电压U1决定输出电压U2.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电流制约输出电流I2决定输入电流I1.当变压器原、副线圈的匝数比一定，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I1.而变压器副线圈中的电
8、流I2由用户负载及电压U2确定，即I2.3功率制约输出功率P2决定输入功率P1.变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，即P2P负1P负2.P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为零，P1为零【例2】如图所示，为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则以下说法错误的是()A保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大B保持P的位置及U1不变， S由b合到a时，R消耗的功率将减小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，I1将增大CS由a合到b时，n1减小，由可知
9、U2增大，P2，P2随之增大，而P2P1，又P1U1I1，从而I1增大，A正确； S由b合到a时，与上述情况相反，P2应减小，B正确；P上滑时，R增大，因P2，所以P2减小，又P1P2，P1U1I1，从而I1减小，C错误；U1增大，由可知U2增大，所以P2增大，因而I2增大，由，所以I1也增大，D正确上例中，若保持输送功率不变，S合在a处，使P上滑时，则U1、I1如何变化？提示：由PIR知，R增大，I2减小，故I1减小又由PU1I1知，U1增大两类理想变压器的动态分析问题(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
10、变，分析各物理量随原、副线圈匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1.2(多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片原线圈两端接在电压为U的交流电源上则()A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小AC在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定因此Q位置不变
11、时，输出电压不变，此时P向上滑动，副线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，故电流表的读数变小，故A正确，B错误；P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C正确，D错误变压器和分压器变压器和分压器都能起到改变电压的作用，但二者有着本质区别，如图所示1变压器是一种电感性仪器，是根据电磁感应原理工作的；而分压器是一种电阻性仪器，是根据电阻串联分压原理工作的2变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压；而分压器既可改变交流电压，也可改变直流电压3变压器可以使交流电压升高或降低；而分压器不能使电压升高4对于理想变压器，电压与线圈匝数成正比
12、，即UabUcdn1n2；而对于分压器，电压与电阻成正比，即UefUghRefRgh.5若在cd间、gh间分别接入负载电阻R0后，对于变压器，Ucd不随R0的变化而变化；而对于分压器，Ugh将随R0的增大而增大，随R0的减小而减小6理想变压器工作时，穿过铁芯的磁通量是一定的，线圈两端的电压遵循法拉第电磁感应定律，两线圈中存在E1n1，E2n2.而分压器工作时，回路电流为定值，遵循欧姆定律，即UefIRef，UghIRgh.7理想变压器的输入功率随输出功率的变化而变化，且始终相等，即P入P出；而分压器空载时，输入功率P入I2Ref不变【例3】如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C
13、、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V现把C、D间接 4 V交流，P、Q间接 4 V直流，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压()A10 V10 VB10 V4 VC4 V10 VD10 V0B对于题图甲，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，相当于一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，相当于一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流时，A、B间将得到10 V交流题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比但是当把电压加在P、Q两端时，电流
14、只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等所以当P、Q接4 V直流时，M、N两端的电压也是4 V3.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为()A380 V和5.3 A B380 V和9.1 AC240 V和5.3 AD240 V和9
15、.1 AB对理想变压器，原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1 A9.1 A，负载两端电压即为副线圈电压，由，即，可得U2380 V，故选项B正确1物理观念变压器的构造、变压器的原理2科学思维理想化方法构建变压器模型3科学思维掌握理想变压器的电压与匝数的关系，并能用它解决相关问题4科学思维掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系5科学探究了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法，经历探究过程，分析现象得出探究结果1对理想变压器作出的判断正确的是()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、
16、导线粗D电压高的匝数多，电流小，用细线电压低的匝数少，电流大，用粗线2关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A通有正弦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不相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈C通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误3(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它
17、们之间的关系，下列说法中正确的是()AI1由I2决定BU2与负载有关CP1由P2决定D以上说法都不正确AC对理想变压器的电流关系可写成I1I2，即原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；同理，由知，副线圈中的电压由原线圈中的电压决定；功率关系为：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A、C正确，B错误4(多选)如图是一个理想变压器的示意图，在它正常工作时关于其说法正确的是()A副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的B输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能C输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能D输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去AB变压器的原理是原线圈的电流发生变化，从而引起副线圈中磁通量变化，产生电动势，故A正确；变压器电能的输送是电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能输送到副线圈电路中，故B正确，C、D错误