1、3.4 变压器学习目标：1知道变压器的基本构造2理解变压器的工作原理3学会用变压器原、副线圈的电压与两线圈匝数的关系解决问题4知道常见的变压器的类型及它们的应用重点：学会用变压器原、副线圈的电压与两线圈匝数的关系解决问题难点：理解变压器的工作原理预习新知：一、变压器的结构1结构如图 341 中的实物是示教变压器，它像各种变压器一样，主要由铁芯和绕在铁芯上的线圈(也叫绕组) 两部分组成，铁芯由硅钢片叠合而成，线圈由漆包线绕成图 341工作时，变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈(初级绕组)；另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈(次级绕组)2作用能改变交变电流
2、的电压，不改变交变电流的周期和频率3常用符号如图 342 甲所示，是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原、副线圈构成图 342 乙是变压器的符号甲 乙图 342二、变压器为什么能改变电压1电磁感应现象是变压器的工作基础当原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化，通过铁芯副线圈中的磁场也在不断变化，于是副线圈内产生了感应电动势2线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高基础自测1思考判断(1)变压器主要用铁芯和绕在铁芯上的线圈组成()(2)变
3、压器不但能改变交流电流，也能改变直流电压()(3)变压器的原 、副线圈是用导线连接在一起的，所以当原线圈接交流电源时，副线圈有电流输出()(4)变压器的工作原理是电磁感应()(5)变压器副线圈匝数多，则副线圈的电压高()(6)变压器的输入功率决定输出功率，有 P 入 P 出 ()2下面可以将电压升高供给家用电灯的变压器是( )C 电压升高，原线圈的匝数要少于副线圈的匝数，要接交流电，接直流电时变压器不工作，故 C 正确3(多选 )如图 343 所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是( )图 343A图中 M 是闭合的铁芯B发电机应与线圈相连，升高后的电压由 c、
4、d 两端输出C电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈D变压器是根据电磁感应原理工作的AD 由题设知该变压器为升压变压器，所以原线圈匝数小于副线圈匝数，故为输入端即接发电机，为输出端，选项 B 错；铁芯提供闭合的磁路，使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能，所以 C 项错故选 A、D.合 作 探 究：理想变压器及其工作原理1.理想变压器的特点(1)变压器变压时不计能量损失，即输入功率等于输出功率(2)原、副线圈不计内阻因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此，理想变压器的输入功率等于输出功率，一般实际变压器都可以看成是理想变压器2变压器的工作原理电磁感应现象当交变电流通过原线圈时，由于电流的大
5、小和方向在不断改变，所以铁芯中的磁场也在不断变化，这样变化的磁场就在副线圈中产生感应电动势，由于原、副线圈匝数不同，所以副线圈中输出的电压与原线圈中的电压不同，这样就达到了改变交流电压的目的针对训练1如图 344 所示，变压器原 、副线圈匝数比为 12，则副线圈中电压表读数为( )图 344A0 V B2 VC4 V D8 VA 由于原线圈接的是直流电源，所以通过副线圈的磁场不变，因此副线圈中电压表读数为 0，选项 A 正确理想变压器的规律1.理想变压器原、副线圈基本量的关系功率关系 P 入 P 出电压关系 ，与负载、副线圈的多少无关U1U2 n1n2基本关系频率关系 f1f 2(变压器不改变
6、交流电的频率)因果关系( n1 和 n2不变时)(1)由 U2 U1 可知 U1 决定 U2，即原线圈两端电压决定副线圈n2n1两端的电压(2)由 P 入 P 出 可知输出功率决定输入功率，功率按需分配2.变压器的种类(1)升压变压器： n2n 1 时， U2U 1，变压器使电压升高，这种变压器叫升压变压器(2)降压变压器： n2n 1 时， U2U 1，变压器使电压降低，这种变压器叫降压变压器如图 345 所示，理想变压器原 、副线圈匝数之比为 201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )图 345A电流表的示数为 A3 2220B电源输
7、出功率为 1 200 WC电流表的示数为 A3220D原线圈端电压为 11 V【解析】 由灯泡正常发光可知，副线圈电压为 220 V，由 可知，原线圈电压U1U2 n1n2U120220 V4 400 V，选项 D 错误；又因输入功率等于输出功率，P 1P 260 W，故选项 B 错误；电流表读数为有效值，原线圈中电流 I1 A A，P1U1 604 400 3220故选项 A 错误，选项 C 正确【答案】 C注意事项 1变压器能改变交流电的电压、电流，不能改变周期、频率.2变压器遵守能量守恒定律：P 入 P 出 .针对训练2如图 346 所示，一理想变压器原 、副线圈的匝数比为 12；副线圈
8、电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为 220 V，额定功率为 22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常发光若用 U 和 I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则( )图 346AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU110 V，I0.2 A2DU110 V，I 0.2 A2 2A 直接求出副线圈中的电压、电流分别为：220 V、0.1 A故原线圈中的电压、电流分别为 110 V、0.2 A作业：1下列关于变压器的说法中正确的是( )A变压器是把电能通过磁场能再次转换成电能的装置B变压器的原、副线圈组成闭合回路C变压器的铁芯中产生交变电流D变压器的副线圈中产
9、生直流电A 变压器就是将电能通过磁场能转化为电能的装置，故 A 正确变压器是根据互感原理制成的，原、副线圈并不能构成闭合回路，变压器铁芯中没有电流但有磁通量的变化，在原、副线圈中的电流都是交流电，由此可知 B、C、D 错误2一台理想变压器，原、副线圈的匝数比 n1n 2201，原线圈接入 220 V 的交流电压，副线圈向一电阻为 110 的用电器供电，则副线圈中的电流为( )A2 A B0.1 AC0.5 A D0.005 AB 由 得 U2 U1 220 V11 V，副线圈中电流为 I2 A0.1 U1U2 n1n2 n2n1 120 U2R 11110A，故选项 B 正确3(多选 )理想变
10、压器的原 、 副线圈匝数比为 101，以下说法中正确的是( )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 11BD 对理想变压器，可以认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁场相同，磁通量的变化率相同，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；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率在本题中由于交变磁场变化在原、副线圈中相等，故电压比等于匝数比，用此规律可由电压比求匝数比故选B、D.4下列图中可以将电压升高供给家用电灯的变压器是(
11、 )解析：选 C 电压升高，原线圈的匝数要少于副线圈的匝数，原线圈要接交流电，接直流电时变压器不工作，故 C 正确。5.如图所示，理想变压器的原线圈接入 u11 000 sin 100t V 的交变2电压，副线圈通过电阻 r6 的导线对“220 V,880 W”的电器 RL 供电，该电器正常工作。由此可知( )A原、副线圈的匝数比为 501B交变电压的频率为 100 HzC副线圈中电流的有效值为 4 AD变压器的输入功率为 880 W解析：选 C 根据接入电压 u11 000 sin 100t V，输入电压有效值为 11 000 V，要2使“220 V,880 W”的电器正常工作，则通过用电器
12、的电流为 I 4 A，副线圈输出电PU压为 U 出 IrU46 V220 V244 V，原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比为 2 75061，A 错误， C 正确；交流电的频率 f Hz50 Hz，B 错2 1002误；变压器的输出功率 P 出 P RLP r880 W4 26 W976 W，D 错误。6如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用灯泡相同，且规格都是“220 V,40 W”，当灯泡所消耗的功率都调为 20 W 时，哪种台灯消耗的功率最小( )解析：选 C C 图为理想变压器调节电压，而理想变压器不消耗能量，A、B、D 三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定
13、会多消耗能量。C 正确。7理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为( )A每匝线圈中磁通量的变化率B交变电流的频率C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势解析：选 D 理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏现象，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故 A、C 不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B 不符合题意， D 符合题意。8.一输入电压为 220 V，输出电压为 36 V 的变压器副线圈烧坏了，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了 5 匝线圈，如图所示，然后将原来线圈接到 220
14、 V 交流电源上，测得新绕线圈的端电压为 1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )A1 100,360 B1 100,180C2 200,180 D2 200,360解析：选 B 对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得 n1 1 n3U1U3 52201100，变压器烧坏前，同理可得 n2 180，故 B 正确。n1U2U1 1 100362209如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电。当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定电压为 U0 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为 R，图中电压表为理想电表。下列说法正确的是( )A变压器输入电压的瞬时值为 uU m
15、sin V(2Tt)B电压表的示数为 U02C变压器的输入功率为U02RD变压器的匝数比为 UmU 0解析：选 AC 由题图乙知，变压器输入电压的瞬时值为 uU msin V，选项 A 正(2Tt)确；电压表的示数为 U0，选项 B 错误；变压器的输入功率为 ，选项 C 正确；由变U02R压器变压公式，变压器的匝数比为 Um U0，选项 D 错误。210为保证用户电压稳定在 220 V，变电所需适时进行调压，如图甲为调压变压器示意图。保证输入电压 u1 不变，当滑动接头 P 上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压 u2 随时间 t 变化的曲线如图乙所示。以下说法正确的是( )Au 2190 sin 50t V2Bu 2190 sin 100t V2C为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当下移D为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当上移解析：选 BD 由于用户电压 u2随时间 t变化的曲线周期为 0.02 s，所以 u2190 sin 2100 t V，选项 B 正确，A 错误；为使用户电压稳定在 220 V，应减小变压器原线圈匝数，应将 P适当上移，选项 C 错误，D 正确。
