18-19第5章4变压器

1、18-19 第 5 章 4 变压器学习目标自主预习探新知知识梳理【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5-4-1 所示.图 5-4-1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频 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

2、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.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铁芯中不产生涡流.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)-MlII-电压汽二F|电備关吐2知识脉络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2，根据法拉第电磁Eini感应疋律有 Ei= ni, E2= n2，所以 日 =

3、-.AtAtE2n2由于不计原、畐寸线圈的电阻，因此原线圈两端的电压Ui= Ei,副线圈两端的电压 U2二 E2,所以卷.当有多组线圈时，那么有字 Ui = Ub3.两类变压器降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器.升压变压器:副线圈的电压比原线圈电压高的变压器.基础自测1. 思考判断（i）变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压.（V）实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器.（V）（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.（X）（4）理想变压器是客观存在的.（X）（5）艸=适用于任何理想变压器.（V）U2n22. 理想变压器

4、原、副线圈匝数比为 iO： i,以下说法中正确的选项是（）A、 穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是 iO： iB、 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、畐寸线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 iO : iD、 正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为i : i【解析】 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.【答案】 D3.如图 5-4-2 所示，理想变压器

5、原、副线圈的匝数比为 ni: n2= 4： i，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 Ai的示数是 i2 mA，【导学号：57272111】那么电流表 A2的示数为（）图 5-4-2A、3 mAB、0C、48 mAD、与负载 R 的值有关【解析】 导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈 ni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中无电流通过.【答案】 B合作探究攻重难理想变压器的基本关系1.电压关系U1U2U3U1: U2: U3：= n1: n2: n3:或石=仁二 73二2.功率关系输入功率等于输出功率，即 P入二 P出

6、, U1|1= U2I2.3.电流关系11U2n2由功率关系可知，当只有一个副线圈时，=;当有多个副线圈时，1 心1= I2U2+I3U3+得 Im1= 12n2+丨3门3+4.原、畐懺圈的交变电流的周期 T 和频率 f 相同.如图 5-4-3 所示，理想变压器原、副线圈匝数比 ni: n2= 2 ： 1 ,均为理想电表，灯泡电阻 RL= 6 莒 AB两端电压 ui= 12 2sin 100 t(V).以下说法正确的选项是()图 543A、电流频率为 100 Hz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 ui= 1/2sin 100 t(V)及 U

7、 = %知 Ui= 12 V, f= 2 =50 Hz,选项 A 错误；根据 土 = n2得 U2=nU1= 2x12 V = 6 V ,即B、的读数为 1 A,选项 C错误；根据 P1= P2及 P2=RL= 6 W = 6 W，选项 D 正确.【答案】 D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 有效值针对训练1 如图 5-4-4 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（均为的读数为 6U2RL理想电表）的示数分别为 220 V 和 2.2 A以下判断正确的选项是（）

8、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 n2： ni= 11 : 3图 5-4-4【解析】 变压器的输入功率 P1= P2= I2U2=2.2X60 W= 132 W,选项 A 错误;A，选项 B 错误；根据 1=：得通过副线圈的电流的最大值选项 C 错误.【答案】 D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、畐懺圈的匝数比n2U1输出电压 U2由输入电压 Ui决定，即出=-.2.电流制约ni输出电流 I2决定输入电流 11.当变压器原、副线圈的

9、匝数比 芯一定，且输入电压n2I2U1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“=乔.而变压 器副线圈中的电流 I2由用户负载及电压 U2确定，12=左.丄 U1nj 口 n1U1603I1n2/口由在=冠得苍=正=220=石，选项D正确；由込=不得II1n2I2n1n2111=詁=EX22A=站I2m=212= f2 A，1村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 P2=P负1+P负2+P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为零，P1为零. 如图 5-4-5 所示，为一理想变压器，S 为单刀双掷开关，P 为滑动

10、变阻器触头，Ui为加在原线圈两端的电压，Ii为原 线圈中的电流强度，那么以下说法错误的选项是（）【导学号：57272112】A、保持 Ui及 P 的位置不变，S 由 a 合到 b 时，Ii将增大B、 保持 P 的位置及 Ui不变，S 由 b 合到 a 时，R 消耗的功率将减小C、保持 Ui不变，S 合在 a 处，使 P 上滑，Ii将增大D、 保持 P 的位置不变，S 合在 a 处，假设 Ui增大，Ii将增大图 5-4-5niU2【解析】 S 由 a 合到 b 时，ni减小，由 n2可知 U2增大，P2=R，P2随之增大，而 P2= Pi,又 Pi= Uili，从而 Ii增大，A 正确；S 由

11、b 合到 a 时，与上U2述情况相反，P2应减小，B 正确；P 上滑时，R 增大，因 P2=_R，所以 P2减小，Uini又 Pi= P2，Pi= UiIi，从而 Ii减小，C 错误；Ui增大，由 6 =仁可知 U2增大，11n2所以 P2增大，因而 I2增大，由匚=恳，所以 Ii也增大，D 正确.【答案】 C两类理想变压器的动态分析问题原、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 R12 P2TPiTIi.负载电阻不变，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 ni、n2U2f|2fP2fPi |I.针对训练2.(多项选择)

12、如图 5-4-6 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 Ui不变，闭合开关 S,以下说法正确的选项是()A、P 向下滑动时，灯 L 变亮B、P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C、P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D、P 向上滑动时，变压器的输出功率变大图 5-4-6Uini【解析】 由于 Ui保持不变，由卫=花可知，畐9线圈的输出电压 U2不变，B 正 确；P 向下滑动时，灯泡 L 两端的电压为 U2，保持不变，灯泡的亮度不变，A 错误；P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，副线圈电路的总电阻 RU2总变小，根据 P2= 可知，变压器的输出功率变大，由Pi

13、= UHi= P2可知，变R总压器的输入电流增大，C 错误，D 正确.【答案】 BD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5-4-7 所示.图 5-4-7(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，即Uab: Ucd= ni: n2；而对于分压器，电压与电阻成正比，即 Uef: Ugh= Re

14、f: Rgh.假设在 cd 间、gh 间分别接入负载电阻 R0后，对于变压器，Ucd不随 Ro的变化 而变化；而对于分压器，Ugh将随 Ro的增大而增大，随 Ro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 Ei= ni云,E2= n2丁.而分压器工作时，回路电流为定值，遵循欧姆定律，即Uef= IRef, Ugh= IRgh.(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入二 P出;而分压器空载时，输入功率 P入=I2Ref不变.如图 5-4-8 甲、乙所示电路中，当 A、B 接 10 V 交变电压时，C、D 间电压为 4 V，M

15、、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()图 5-4-8A、10 V 10 VB、10 V 4 VC、4 V 10 VD、10 V 0【解析】 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、

16、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、第电磁感应定律，两线圈中存在N 两端的电压也是 4 V.【答案】 B针对训练3在如图 5-4-9 所示的两电路中，当 a、b 两端与 e、f 两端分别加上 220 V 的交 流电压时，测得 c、d 间与 g、h 间的电压均为 110 V;假设分别在 c、d 与 g、h 的两端加上110 V 的交流电压，那么 a、b 间与 e、f 间的电压分别为（）图 5-4-9A、220 V,220

17、 VB、220 V,110 VC、110 V110 VD、220 V,0U1n1【解析】 对变压器，根据 卫=忌可得 Uab= 220 V ;对分压器来说，当 gh 间接上 110 V 电压时，ef 间电压 Uef= 110 V，故 B 选项正确.【答案】 B当堂达标固双基1.对理想变压器作出的判断正确的选项是（）A、 咼压线圈匝数多、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【解析】 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.【答案】 D2.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的选项是（）

18、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【解析】 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.【答案】 C3.（多项选择）理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为11、12,电压为U1、U2，功率为 Pl、P2，关于它们之间的关系，以下说法中正确的选项是（）【导学号：57272113】A、11由 I2决定B、U2与负载有关C、Pi由 P2决定D、以上说法都不正确n2【解析】 对理想变压器的电流关系可写成 Ii=n-l2，即原线圈中的电流由副线ni圈中的电流决定；同理，由质=芝知，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.【答案】 AC4.（多项选择）如图 5-4-10 是一个理想变压器的示意图，在它正常工作时关于其 说法正确的选项是（）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