广东省惠州市第四中学第六节变压器导学案

第六节变压器 【重难拓展】变压器的原理、规律及种类.1变压器的构造和原理(1) 如图，变压器由一个闭合铁芯、原线圈和副线圈组成。

(2)工作原理：变压器的工作原理是利用了电磁感应现象 .原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交 变的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，所以在副线圈中产生感应电动势.如果在副线圈两端接入负载，负载中就会有交变电流，其能量转换方式为： 原线圈电能T 磁场能T 副线圈电能. 变压器只能在交流电路中工作， 对恒定电流电路不起作用。

2.理想变压器的规律 (i )电压关系原线圈中U i = E i = n i ^7，畐U 线圈中U 2= E 2= n 2普，因而电压关系满足： 严=°.△t 4 U 2 n 2① 若n i < %,则U i < U 2,是升压变压器； ② 若n i >%,则U i >U 2,是降压变压器.③ 变压器高压圈匝数多而导线细，低压圈匝数少而导线粗，这是区别高、低压线圈的方法. 当有多组副线圈时，则有：Ui = U2=U3…n i n 2 n 3(2) 功率关系理想变压器没有各种能量损失，所以变压器输出功率等于输入功率，即: 当有多组副线圈时，则有： P i = P 2+ P 3+…(3) 电流关系由功率关系得：U 2l 2= U i l i ，所以¥=严，再由H J=也得， I 2 U i U 2 n 211 n 2 、「= 丁或n i i i = n 2l 2.(只有一个副线圈) 12 n i若有多个副线圈时，根据 将 5： U 2 : U 3：，・・= n<|：【特别提醒】(i )理想变压器变压比公式強=nt ，对有一个或多个副线圈的变压器均适用，无论副线圈一端是空载还是负载都适用;⑵变流比公式；；=nf ,适用于只有一个副线圈的变压器，对多个副线圈的变压器，电流与匝数的关系要从 导出. (3) 变压比公式中的电压值和变流比公式中的电流值均为有效值，不是瞬时值•若电流电压均采用峰值时, 立.(4) 在理想变压器中，原、畐U 线圈中的磁通量、磁通量变化率以及交变电流的频率都相同. 【典例i 】如下图所示电路，变压器初级线圈匝数 n i = i 000匝，次级有两个线圈， 匝，分别接一个 R = 55 Q 的电阻，在初级线圈上接入 U i = 220 V 交流电•求：(i)两个次级线圈的电压各是多少？(2)初级线圈中的电流.【对点训练】1 — 1. 一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列哪个物理量不相等( A 、交P 2= P i .根据P = UI ,电流关系为: Pi =巳+ 巳+…，即卩 Ui I i = U 2I 2+ U 3I 3 + 门2 ： n3 •…代入得 n i l i = n 2b +门313+…P 入=P 出公式仍成匝数分别为 n 2= 500 匝，n 3 = 200RR变电流的频率B电流的有效值C、电功率D磁通量的变化率1 — 2.如图，理想变压器原、畐U 线圈匝数比 n i :存=4： i ，电压表V 和电流表A 均为理想电表，灯泡电阻 R-=i2 Q , AB 端电压u i =24. 2 sinioo 二t(V)。

下列说法正确的是() A. 电流频率为iOOHz B .电压表 V 的读数为96VC.电流表A 的读数为0.5A D .变压器输入功率为 6W②理想变压器的制约关系及其动态电路分析1.匝数比不变时，变压器的几种制约关系P i f l i .【典例2】一理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，如图所示，如果负载电阻的滑片向上移动，则图中所有交 流电表的示数及输入功率变化情况正确的是()A. V i 、V 2不变，A i 增大，A 减小，P 增大B. V i 、V 2不变，A i 、A 2增大，P 增大(1)输入电压U i 决定输出电压 n 2U 2。

因为U 2=^U i ，当U i 不变时，不论负载电阻 R 如何变化、是否存在负载， U 2都不2。

n i会改变。

(2)输出电流I 2决定输入电流 则l i 相应减小；当负载电阻 l i .在输入电压一定的情况下， 输出电压U 2也被完全确定，当负载电阻R 增大时，12减小, R 减小时，12增大，则l i 相应增大.(3)输出功率P 2决定输入功率P i 。

理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P i = P 2.总之：当理想变压器的原副线圈的匝数比不变时，变压器上的电压是由原线圈的电压决定的，而电流和电功率是 由副线圈上的负载决定的. 2.理想变压器的动态电路分析 (1)匝数比匹不变的情况：如图①U i 不变时，根据U 2n 2人-U i ，输入电压U i 决定输出电压U 2,不论负载电阻R 如何变化，U 2都不变.6-誥不蛮+负载出变化②当负载电阻R 发生变化时，副线圈的电流12 =匕 发生变化，变压器的输出功率 P 2 -U 2l 2也发生变化.R ③ 根据P i = P 2可知，P i 也发生变化，故l iP iU i 也发生变化.分析思路：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R f U 2^ I 2(2)负载电阻R 不变的情况：如图 U i 不变时，匹发生变化，故U 2变化.n iR 不变,U 2改变，故12发生变化.根据P 2= UR 2, P 2发生变化.再根据 P i = P 2,故P i 变化，P i = U i l i , U i 不变，故l i 发生变化.分析思路: 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 —2f U 2^ l 2^ 卩2^n iLC. V i、V2不变，A i、A2减小，P减小D. V 不变，V 2增大，A i 减小，A 减小，P 减小 【对点训练】2— 1.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 S 断开.当S 接通时，以下说法中错误的是( )A .副线圈两端 M 、N 的输出电压减小B .畐U 线圈输电线等效电阻 R 上的电压增大C .通过灯泡Li 的电流减小D •原线圈中的电流增大2— 2.(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比L i 和L 2，输电线等效电阻为 R.开始时，开关为10： 1, b 是原线圈的中心接头,c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为=220、. 2 sin( 100 二t)(V )。

卜列说法止确的是 ( :A.当单刀双掷开关与 a 连接时，电压表的示数为22、2 VB.当单刀双掷开关与 b 连接时，电压表的示数为 44VC.当单刀双掷开关与 a 连接，滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中，电压表的示数不变，电流表的示数变大 D.单刀掷开关由a 扳向b 时(滑动变阻器触头 P 不动), 均变大■■③几种常见的变压器【提升归纳】1.互感器(1) 电压互感器：将高电压变成低电压，可用来测量交变高电压 压电路上，副线圈接入交流电压表，如图a .(2) 电流互感器：将大电流变成小电流，可用来测量交变强电流 测电路中，副线圈接入交流电流表，如图 b .图a.原线圈匝数多，畐U 线圈匝数少，原线圈并联在高.原线圈匝数少，畐U 线圈匝数多，原线圈串联在被2.自耦变压器.自耦变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈，可升压，也可降压. 如图甲所示，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；如图乙所示，如果把线圈的一部分作为原线圈，整个线圈作为副线圈，就 可以升高电压. 3.调压变压器如图丙所示的调压变压器也属于自耦变压器,它可以连续调节电压. 线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，AB 之间加上输入电压U ;移动滑动触头 P 的位置就可以调节输出电压 U 2;配合自动控制电路可实现自动调节电压. 【典例3】如图所示，L i 、L 2是高压输电线， 1,乙图中原副线圈匝数比为 A. B. C. 甲图中的电表是电压表, 甲图中的电表是电流表, 乙图中的电表是电压表, 乙图中的电表是电流表, 1 :10，则 输电电压为 输电电流是输电电压为输电电流是图中两电表示数分别是 220 V 和10 A 。

已知甲图中原、副线圈匝数比为100: ( ) 2200 V 100 A 22019V 100 A【对点训练】3—1.(多选)如图所示，一理想自耦变压器线圈 AB 绕在一个圆环形的闭合铁芯上， 输入端AB 间加一正弦式交流电压,在输出端BP 间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器，移动滑动触头 P 的位置，可改变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q 则(A.只将Q 向下移动时，)灯泡的亮度变大B.只将Q 向下移动时, 电流表的读数变小),电压表和电流表的示数电压表 V 和电流表 A 均为理想电表。

从某时刻开始在原线圈C. 只将P 顺时针方向移动时，电流表的读数变大D.只提高输入端的电压 U 时，电流表的读数变大［分层集训•迎战两考］A 级---抓基础1.如图，可以将电压升高供给电灯的变压器是则在副线圈两端的输出电压为（&有一种调压变压器的构造如图所示。

线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上， CD 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压。

图中 A 为交流电流表，V 为交流电压表，R 、R z 为定值电阻，F 3为滑动变阻器，CD 两端接正弦交流电 源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是（）A. 当R 3不变，滑动触头 P 顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小B. 当R 3不变，滑动触头 P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C. 当P 不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小,D. 当P 不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大, 9.如图甲所示，理想变压器原、畐U 线圈的匝数比为 10 : 1,流电如图乙所示，则（）A .交流电的频率为 0.02 HzB .原线圈输入电压的最大值为200 2 V2 .（多选）利用变压器不.可能做到的是（ A .增大电流3.用一理想变压器向一负载 ）C .减小频率B .升高电压 R 供电，如下图所示，当增大负载电阻 D .增大功率 R 时，原线圈中电流11和副线圈中电流12之间的 关系是（）A. I 2增大，I 1也增大 C. I 2减小，I 1也减小4. 一台理想变压器的原线圈匝数为10 V 的电池组,A. 0 V B . 1.2 V C.120 VD .小于120 V5 .（多选）图甲的调压装置可视为理想变压器，负载电路中 R = 55 Q, 乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为 110 V ，下列表述正确的是 A .电流表的示数为 2AB .原、副线圈匝数比为 1 : 2C .电压表的示数为电压的有效值D .原线圈中交变电压的频率为 100 Hz6 .如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为 器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝 n 1 : n 2和电源电压U 1分别为（ ） A 、V 为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图 （） A . 1 22UB . 1 2 4UC . 2 1 4UD . 2 1 2UB 级---提能力7.将输入电压为220 V,输出电压为6 V 的变压器改装成输出电压为 24 V 的变压器.已知副线圈原来的匝数为36匝,现不改原线圈的匝数，则副线圈应增绕的匝数为（ ）A. 144 匝 B . 108 匝 C.180 匝 D . 540 匝CA BD().I 2减小,100 匝, .I 2增大，I n\U ，变压 数 比C .电阻R2的电功率约为6.67 W电压表读数变小电压表读数变大R1 = 20 Q, R2= 30 Q, C为电容器.已知通过R1的正弦交当电阻R 增大时，变压器的输入功率减小 原线圈两端电压的瞬时值表达式为u = 220., 2 sin(100 二 t) V第六节变压器【典例n 2U 1 U 1所以U2=苛=兀=110 V ，对有两个次级线圈的变压器有 P 入=P 出即5|1 = U 2I 2+ U 3I 3,得到 n i i i = n 2l 2+ 门3|3所以 I i = 0.5R + 023= 1.16 A. 【对点训练】1 — 2.解析：由6 =24、2sin100二t(V)可知交流电的频率为 50Hz , A 错误；原线圈输入的电压有效值为24V ，由于m :n 2=U 1 : U 2可知，U 2=6V ,即电压表的示数为 6V, B 错误；这样电流表的示数 I =匕=@=0.5A , C 正确；灯泡消耗的 R 12 功率P=UI=3W,而变压器为理想变压器，本身不消耗能量，因此变压器输入功率也为 3W D 错误 答案：C【典例2】解析：理想变压器输入电压不变，则输出电压不变，故表 V 1、V 2示数不变；滑片向上移，使负载电阻增大，因而，副 线圈中的电流丨2减小，由于变压比不变，故原线圈中的电流也将减小；输出功率 P 出=U 2I 2减小，P 入=P 出，因而输入 功率也将减小. 答案：C【对点训练】2— 1.解析：由于输入电压不变，所以 S 接通时，理想变压器副线圈 M N 两端的输出电压不变.并联灯泡 L 2,负载总 电阻变小，由欧姆定律I = R 知，流过R 的电流增大，电阻 R 上的电压L h = IR 增大•副线圈输出电流12增大，根据输入 功率等于输出功率I i L = I 2L 2得，原线圈输入电流l i 也增大.L M N 不变，L R 变大，所以U LI 变小，流过灯泡L i 的电流减小. 答案：A 2— 2.解析：根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为 220,2，所以副线圈的电压的最大值为 22 2 ,电压表的示数为电压的有效值，所以示数为22V ,所以A 错误；若当单刀双掷开关由 a 扳向b 时，理想变压器原、副线D .通过R 3的电流始终为零10.(多选)如图甲所示，理想变压器原、畐U 线圈的匝数比为电源电压按图乙所示规律变化， A. 副线圈两端输出电压为 B. 原线圈中电流表示数为 此时灯泡消耗的功率为 36V 1A1155: 9,副线圈接有一灯泡 40W 则下列说法正确的是( L 和一电阻箱R,原线圈所接 )C. D.11•如图所示，在铁芯上•下分别绕有匝数相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是A. C. 2.0 V 12.7 V.9.0 V .144.0 Vn i =800和n 2=200的两个线圈, 上线圈两端与 u =51si n314t V 的交流电源精解精析：(1)对两个次级线圈有U 1 n 1 U 1 n 1 U 2 n 2 U 3 n 3U 3= %1r=44 V .(2)由欧姆定律得I2= R =2 A，I3= UR 3= 0.8 A.1 — 1. 解析：理想变压器不会改变交流电的频率，选项 A 错误;U 1 U 2n 1-，由此可知两线圈的有效值不同，选项 Br )正确； 相同，答案：由能量守恒定律可知输入、输出功率相同，选项 选项D 错误； C 错误; 理想变压器的工作原理是互感现象，磁通量的变化率圈的匝数比由10: 1变为5: 1，根据电压与匝数成正比可知，此时副线圈的电压为44V,所以电压表的示数为44V,所以B正确；当滑动变阻器触头P向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，电路的总电阻变大，由于电压是由变压器决定的，所以，电压不变，电流变小，所以C错误；若当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10: 1变为5: 1，所以输出的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，所以D正确•答案:BD【典例3】解析：由于甲的电表所连接的互感器是并联在电路中的，故甲是电压表，乙的电表所连接的互感器是串联在电路中的，故乙是电流表，B C是不对的；由于甲的示数是220V,根据原、副线圈的匝数比100: 1可计算得出输电电压是220V X100=22019V,故A是不对的；由于乙的示数是10A,根据原、副线圈的匝数比1:10可计算得出输电电流是10A X 10=100A, 故D是正确的。