1、组)组成2物理量：(1) 与电源相连的线圈叫 原线圈或初级线圈，与负载相连的线圈叫副线圈或次级线圈(2)原线圈两端的电压叫 输入电压 ，用符号 U1 表示；副线圈两端的电压叫 输出电压，用符号 U2 表示3分类：按输出电压的升降，变压器分为升压变压器和降压变压器二、变压器的工作原理1工作原理：互感现象是变压器工作的基础2理想变压器：在理想变压器中，通过原、副线圈的变化磁通量相同，在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相同三、变压器电压与匝数的关系1. .U1U2 n1n22. .I1I2 n2n1四、自耦变压器1特点：是只有 1 个绕组的变压器2作用：(1)这个绕组可以当做原线圈接电源，而绕组的一
2、部分当做副线圈接负载，成为降压变压器(2)可以将绕组的一部分当做原线圈接电源，而将整个绕组当做副线圈接负载，成为升压变压器想一想 1.把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上(如图 1 所示) ，小灯泡能发光吗？为什么？图 1答案 能当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光想一想 2.若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？答案 不发光.课堂讲义：一、变压器“变压”的原理 电压与匝数的关系1变
3、压器的工作基础是互感现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率 相等，若原线圈匝数为 n1，则 U1n 1 ，副线圈匝数为 n2，则t tU2n 2 ，所以 .t U1U2 n1n22变压器的变压关系(1)只有一个副线圈： .U1U2 n1n2(2)有多个副线圈： U1n1 U2n2 U3n33原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载(2)副线圈在其所处回路中充当电源4变压器不改变交流电的频率例 1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A通过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相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产
4、生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈答案 BC解析 I 变化，则磁场变化，由于面积 S 不变，故 变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故 B、 C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故 D 错误二、理想变压器的功率关系和电流关系1理想变压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失(2)原、副线圈不计内阻，即无能量损失2理想变压器的功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，P 入 P 出3电流关系(1)只有一个副线圈时，有 U1I1U 2I2，得 n1I1n 2I2，即 .I1I2 n2n1(2)当有多个副线圈时，由 U1I1U 2I2U 3I3，得 n1
5、I1n 2I2n 3I34电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：输入电压 U1 决定输出电压 U2.(2)功率制约： P 出 决定 P 入 ，这体现了能量守恒的特点(3)电流制约：输出电流 I2 决定输入电流 I1.例 2 理想变压器连接电路如图 2 甲所示，已知原、副线圈匝数比为 101，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为 2 A，则( )图 2A电压表读数为 282 V B电压表读数为 28.2 VC输入功率为 56.4 W D输入功率为 40 W答案 D解析 由题图乙可知，U m282 V，则输入电压有效值 U1 200 V根据 Um2 U1U2知，U 220 V，再根据 知，I
6、10.2 A，输入功率 PU 1I140 W，故n1n2 I1I2 n2n1A、B、C 错，D 正确答案 A解析 U 2220V，根据 U1U2n 1n2 得，U 1110V.I2 0.1A，根据 I1I2n 2n1 得 I10.2A所以正确答案是 A.PU2例 3 如图 3 所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为 n1n 2n 31051，其中 n1接到 220V 的交流电源上，n 2 和 n3 分别与电阻 R2、R 3 组成闭合回路已知通过电阻 R3的电流 I32A ，电阻 R2110 ，求通过电阻 R2 的电流 I2 和通过原线圈的电流 I1.图 3答案 1A 0.7A解析 由变压器原、副
7、线圈电压比等于其匝数比可得，加在 R2 上的电压U2 U1 220V110Vn2n1 510通过电阻 R2 的电流 I2 A1AU2R2 110110加在 R3 上的电压 U3 U1 220V22Vn3n1 110根据输出功率等于输入功率得：U 1I1U 2I2U 3I3代入数据解得通过原线圈的电流为：I 10.7A.三、几种常见的变压器1自耦变压器如图 4 所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用图 4规律： ， .U1U2 n1n2 I1I2 n2n12电压互感器(1)构造：小型降压变压器，如图 5 甲所示(2)接法：原线圈并
8、联在高压电路中，副线圈接电压表，为了安全，外壳和副线圈应接地(3)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压图 53电流互感器(1)构造：小型升压变压器，如图乙所示(2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表为了安全，外壳和副线圈应接地(3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流例 4 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图 6 所示，图中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为 Icd，为了使电流表能正常工作，则( )图 6Aab 接 M
9、N、cd 接 PQ，I abI cdBab 接 MN、 cd 接 PQ，I abI cdCab 接 PQ、cd 接 MN，I abI cdDab 接 PQ、 cd 接 MN，I abI cd答案 B解析 根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得 ab 接MN、cd 接 PQ，I abI cd，故 B 正确.课堂练习：变压器原理分析1理想变压器原、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 11
10、答案 BD解析 对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同，磁通量的变化率相等，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比，故A、C 错误，B 正确；理想变压器没有能量损失，故输入功率等于输出功率，故 D 正确理想变压器基本规律的应用2理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为 I1、I 2，电压为 U1、U 2，功率为P1、P 2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )AI 1 由 I2 决定 B U 2 与负载有关CP 1 由 P2 决定 D以上说法都不正确答案 AC3.如图 7 所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为 201，两个标有“12V,6W”的
11、小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表) 的示数分别是 ( )图 7A120V,0.10A B240V,0.025AC120V,0.05A D240V,0.05A答案 D解析 灯泡正常工作，副线圈电压 U212V，副线圈电流 I22 A1A，根据匝数612比得原线圈电流 I1 I20.05A ，原线圈电压 U120U 2240V，选项 D 正确120互感器的应用4如图 8 所示，L 1 和 L2 是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1n 210001，n 3n 41100，图中电压表示数为 220V，电流表示数为 10A，则高压输电线的送
12、电功率为( )图 8A2.210 3W B2.210 2 WC2.2 108W D2.210 4W答案 C解析 由电流互感器知电压输电线中电流 I1000A，由电压互感器知电压U22010 3V，则高压输电线功率 PUI 2.210 8W. 作业：1下面可以将电压升高供给家用电灯的变压器是( )答案：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2.(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、d 两端输出C电流以铁芯
13、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答案：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.3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 V答案：A 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4.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
14、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】 C5.理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头 Q 调节
15、，在副线圈输出端连接了定值电阻 R0 和滑动变阻器 R，在原线圈上加一电压为 U 的交流电，如图 1 所示下列情况可能出现的是( )图 1A若 Q 位置不变，将 P 向上滑动，U变大B若 Q 位置不变，将 P 向上滑动，电流表的读数变大C若 P 位置不变，将 Q 向上滑动，电流表的读数变大D若 P 位置不变，将 Q 向上滑动，变压器的输入功率不变【解析】 当理想变压器的输入电压 U，以及原、副线圈的匝数比不变时，副线圈两端的电压也不变，A 项错误；由 P 出 知 R 增大时，输出功率减小，又由 P 入U 2R R0P 出 得原线圈中的电流表读数要减小，B 项错误；Q 向上滑动时，U增大，而负载
16、电阻不变，则输出功率要增大，即输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大，C项正确，D 项错误【答案】 C6如图 2 所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使( )图 2A原线圈匝数 n1 增加B副线圈匝数 n2 减少C负载电阻 R 的阻值增大D负载电阻 R 的阻值减小【解析】 由 ，P 出 可得 P 出 ，又因为 P 入 P 出 ，所以 P 入U1U2 n1n2 U2R U21n2n21R ，分析可得选项 D 正确U21n2n21R【答案】 D7.如图 4 所示，L 1 和 L2 是高压输电线
17、，甲、乙是两只互感器，若已知 n1n 21 0001，n 3n 41100，图中电压表示数为 220 V，电流表示数为 10 A，则高压输电线的送电功率为( )图 4A2.210 3 W B2.210 2 WC2.2 108 W D2.210 4 W【解析】 根据题图甲可得，高压输电线的送电电压 U U 甲 220 kV；根据题图乙n1n2可得，送电电流 I I 乙 1 000 A；所以高压输电线的送电功率 PUI220 kV1 n4n3000 A2.210 8 W，C 正确【答案】 C8.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图 5 甲所示线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上，C 、 D 之
18、间输入交变电压，转动滑动触头 P 就可以调节输出电压图甲中两电表均为理想交流电表，R 1、R 2 为定值电阻，R 3 为滑动变阻器现在 C、D 两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么( )图 5A由乙图可知 C、D 两端输入交流电压 u 的表达式为 u36 sin 100t(V)2B当滑动触头 P 逆时针转动时，M、N 之间输出交流电压的频率变大C当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻 R2 消耗的电功率变小【解析】 由题图乙可知 u36 sin 100t(V)，A 错误；M 、N 之间输出交流电压的频2率由输入交流电压的频率决定，B 错误；滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，R 3 减小，由“串反并同”可知电压表读数减小，电流表读数增大，R 2 消耗的电功率 P2 减小，U2R2C 错误， D 正确【答案】 D
