高二物理变压器重难知识点精析及综合能力提升训练

高二物理变压器重难知识点精析及综合能力提升训

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Prepared on 22 November 2020

高二物理《变压器》重难知识点精析及综合能力提升训练

（一）重难知识点精析 1．变压器的构造

原线圈、 副线圈、 铁心 2．变压器的工作原理

在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器工作的基础。

3．理想变压器

磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。 4．理想变压器电压跟匝数的关系： U 1/U 2= n 1/n 2

说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有

3

3

2211n U n U n U ===……。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。

5．理想变压器电流跟匝数的关系

I 1/I 2= n 2/n 1 （适用于只有一个副线圈的变压器）

说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推

导出：U 1I 1= U 2I 2+ U 3I 3+U 4I 4+……再根据U 2=12n n U 1， U 3=13n n U 1 ， U 4=1

4n n

U 4……可得出：

n 1I 1=n 2I 2+ n 3I 3+ n 4I 4+…… 6．注意事项

（1）当变压器原副线圈匝数比(

2

1

n n )确定以后，其输出电压U 2是由输入电压U 1决定的(即U 2=

1

2

n n U 1)但若副线圈上没有负载 ， 副线圈电流为零输出功率为零 ， 则输入 功率为零，原线圈电流也为零，只有副线圈接入一定负载，有了一定的电流，即有了一定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流（I 1=

1

2

n n I 2），同时有了相等的输入功率，（P 入=P 出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。 （二）典型例题解析

【*例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端．摇动频率不断增加，则通过它们的电流I R 、I C 、I L 如何改变

[ ]

A ．I R 不变、I C 增大、I L 减小

B ．I R 增大、I

C 增大、I L 减小 C ．I R 增大、I C 增大、I L 不变

D ．I R 不变、I C 增大、I L 不变 解答：应选C ．

点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比．纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I R＝U/R，所以I R与频率成正比；纯电容电路中，容抗X C＝1/2πfC，I C＝U/X C＝2πfCU，与频率的二次方成正比；纯电感电路中，X L＝2πfL，I L＝U/X L＝U/2πfL，与频率无关．【例2】图18－17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________V，电流表读数为________A．

解答：由公式U1/U2＝n1/n2，得U1＝U2n1/n2＝216(V)；

因理想变压器的初、次级功率相等，

所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝(A)

即电压表、电流表读数分别为216V、．

点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系．

【例3】如图18－18所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法，它们各在什么条件下采用应怎样选择电容器

点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器，乙应是电容较小的电容器．

参考答案

甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流．

【例4】如图18－19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W ”、“12V 24W ”的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时，通过初级线圈的电流之比．

点拨：关键是初、次级功率始终相等． 参考答案：1∶3．

【例5】如图1所示，理想变压器铁芯上绕有A 、B 、C

n A ∶n B ∶n C =4∶2∶1，在线圈B 和C 阻R ，当线圈A 与交流电源连通时，交流电流表A 2的示数为I 0，则交流电表A 1的读数为_______________I 0 。

解，即

A

B

B A n n I I =得出I A =压，再根据R 相等的条件求出

C 组电流，由B C B C n n U U =和R

U

I c c =，得I C = .此后利用关系式

n A I A =n B n B +n C n C 即 4I A =2I 0+1× 得I A =

【例6】如图2A .将R 上的滑片向上移动C .将电键S 由1掷向

【分析与解】在输入 电压和匝数比2

1

n n 一定的情况下，输出电压U 2是一定的，当R 减小时，由I=

R

U 2

可知电流表读数变大，故应向下移动，(B)正确.在输入电压U 1一定的条件下，减小匝数比

21n n ，则输出电压U 2增大，（U 2=1

2n n

U 1），故电流强度增大，应掷向

【例7为U 之比为2：1和R 2之比为1：812有 R 1=2R 2 (1)

设三组线圈的匝数分别是n 1 ，n 2 ，n 3，两组副线圈上的电压分别是U 2和U 3，易得

U 2=

12

n n U U 3=1

3n n U 乙图中R 1和R 2上的功率之比为1 ， 8

即 8

=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1

2

12R U n n 2

2

13R U n n ⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛ ……（2） 联列（1）式和（2）式解得

32n n =2

1