18194　变压器

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)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5­4­1所示图5­4­1(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

2、，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

3、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基础自测1思考判断(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

4、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正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为11【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5­4­2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()【导学号：57272111】图5­

5、;4­2A3 mAB0C48 mA D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得I1n1I2n2I3n34原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同如图5­4­3所示，理想变压器原、副线圈匝数比n

6、1n221，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()图5­4­3A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u112sin 100t(V)及U知U112 V，f50 Hz，选项A错误；根据得U2U1×12 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【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5­4

7、3;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n2n1113图5­4­4【解析】变压器的输入功率P1P2I2U22.2×60 W132 W，选项A错误；由得，选项D正确；由得I1I2×2.2 A8.1 A，选项B错误；根据I得通过副线圈的电流的最大值I2mI2 A，选项C错误【答

8、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、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流I2由用户负载及电压U2确定，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2P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为零，P1为零如图5­4­5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

9、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()【导学号：57272112】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将增大图5­4­5【解析】S由a合到b时，n1减小，由可知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，

10、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【答案】C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.针对训练2(多选) 如图5­4­6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()AP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

11、，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图5­4­6【解析】由于U1保持不变，由可知，副线圈的输出电压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R总变小，根据P2可知，变压器的输出功率变大，由P1U1I1P2可知，变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5­4­7所示图5­4­7(1)变压器是一种电感性仪器，是根据电磁感应原理

12、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，E

13、2n2.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不变如图5­4­8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、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5­4­8A10 V10 VB10 V4 VC4 V10 V D10 V0【解析】对于题图甲，当A、B作为输入端，C、D作

14、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 V.【答案】B针对训练3在如图5­4­9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

15、c、d间与g、h间的电压均为110 V；若分别在c、d与g、h的两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为()图5­4­9A220 V,220 V B220 V,110 VC110 V,110 V D220 V,0【解析】对变压器，根据可得Uab220 V；对分压器来说，当gh间接上110 V电压时，ef间电压Uef110 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【解析】

16、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【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

17、P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是()【导学号：57272113】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【解析】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【答案】AC4(多选)如图5­4­10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图5­4­10【解析】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【答案】AB5如图5­4­11所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1n212，副线圈与阻值R10 的电阻相连，原线圈两端所加的电压u10sin 100t(V)，下列说法正确的是()A交流电压表的示数为14.1 VB原线圈中的电