1、目标定位 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理 .2.掌握理想变压器的功率关系.3.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题.一、变压器的结构与原理1.变压器的结构：如图 1 所示，为变压器的示意图和在电路图中的符号.图 1(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈( 匝数用 n1 表示)、副线圈(匝数用 n2 表示). 输入电压是U1，输出电压是 U2，两个线圈都绕在闭合铁芯上.(2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做初级线圈.(3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做次级线圈.2.变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，
2、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 U2n 2 ，所以t t t .U1U2 n1n23.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(填“改变”或 “不改变”) 交流电的频率 .深度思考(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 2 所示) ，小灯泡能 发光吗？ 为什么？(2)若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？图 2答案 (1)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
3、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.(2)不发光.例 1 理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是( )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.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势答案 ABC变压器能改变交变电压、交变电 流，但不能改 变功率和交变电 流的频率.二、理想变压器的规律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，即也无能量损失.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，即 P 入
4、P 出.3.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 U3n34.电流关系(1)只有一个副线圈时，由 U1I1U 2I2，得：n 1I1n 2I2，即 I1I2 n2n1(2)当有多个副线圈时，由 I1U1I 2U2I 3U3得：n 1I1n 2I2n 3I35.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.(填“U 1”或“U 2”)(2)功率制约：P 出 决定 P 入 ，这体现了能量守恒的特点.(填“P 出 ”或“P 入 ”)(3)电流制约：输出电流 I2 决定输入电流 I1.(填“I 1”或“ I
5、2”)深度思考变压器为什么不能改变交流电的频率？答案 因为原、副线圈中的磁通量变化情况相同，所以变压器不能改变交流电的频率.例 2 如图 3 所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1n 221， 和 均为理想电表，灯泡电阻 RL6 ，AB 两端电压 u112 sin100t (V).下列说法正确的是( )2图 3A.电流频率为 100HzB. 的读数为 24VC. 的读数为 0.5AD.变压器输入功率为 6W解析 根据 u112 sin100t (V)及 U 知 U112V，f 50Hz，选项 A 错误；根据2Um2 2 得 U2 U1 12V6V ，即 的读数为 6V，选项 B 错误；又 I2
6、 A1A，即U1U2 n1n2 n2n1 12 U2RL 66的读数为 1A，选项 C 错误 ；根据 P1P 2 及 P2 W6W，选项 D 正确.U2RL 626答案 D1电压表、电流表示数均 为有效 值.2理想变压器 P 入 P 出 .3变压器不改变频率，即原、副线圈电流频率相等.针对训练 如图 4 所示，将额定电压为 60V 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 220V 和 2.2A.以下判断正确的是( )图 4A.变压器输入功率为 484WB.通过原线圈的电流的有效值为 0.6AC.通过副线
7、圈的电流的最大值为 2.2AD.变压器原、副线圈匝数比 n1n 2113答案 BD解析 变压器的输入功率 P1P 2I 2U22.260W 132W，选项 A 错误；由 得 U1U2 n1n2 n1n2 ，选项 D 正确；由 得 I1 I2 2.2A0.6A，选项 B 正确；根据 I 得通22060 113 I1I2 n2n1 n2n1 311 Im2过副线圈的电流的最大值 I2m I2 A，选项 C 错误.2115 2例 3 如图 5 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
8、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 5解析 由变压器原、副线圈电压 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：U1I1U 2I2U 3I3代入数据解得通过原线圈的电流为：I10.7A.答案 1A 0.7A含多个副线圈的变压器，电压 仍与匝数成正比，但 电流关系只能通 过功率关系来判断.三、电压互感器和电流互感器1.电压
9、互感器(1)构造：小型降压变压器，如图 6 甲所示.(2)接法：原线圈并联在高压电路中，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 62.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 7 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
10、 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 7A.ab 接 MN、cd 接 PQ，I abI cdB.ab 接 MN、cd 接 PQ，I abI cdC.ab 接 PQ、cd 接 MN，I abI cdD.ab 接 PQ、cd 接 MN，I abI cd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，IabI cd，故 B 正确.答案 B(1)电压互感器 U1U2，n1n2；(2)电流互感器 I1I2，n1U1，U 2 降低 BU 2U1，U 2 升高CU 2n2 知 U2U1；滑动触头从 M 点顺时针旋
11、转至 N 点过程，n 2 减小，则 U2U1U2 n1n2降低，C 项正确11.(多选) 为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图 10 所示，两变压器匝数分别为 n1、n 2 和 n3、n 4，a 和 b 是交流电表，则( )图 10A.n1n 2B.n3n 4C.a 为交流电流表，b 为交流电压表D.a 为交流电压表，b 为交流电流表答案 AD解析 由电路连接方式可知，左 图是电压互感器，把高 电压经过变压 器降压后测量，所以n1n 2，a 为交流电压表，右图为电流互感器，把大电流经过变压器变为小电流再测量，所以n3n 4，b 为交流电流表.12.如图 11 所示，一台
12、有两个副线圈的变压器，原线圈匝数 n11100 匝.接入电压 U1220V的交流电路中.图 11(1)要求在两个副线圈上分别得到电压 U26V，U 3110V，它们的匝数 n2、n 3 分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6V,20W” 、 “110V，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？答案 (1)30 匝 550 匝 (2) A411解析 (1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系：由 得 n2 n1 1100 匝30 匝U1U2 n1n2 U2U1 6220n3 n1 1100 匝550 匝.U3U1 110220(2)设原线圈输入电流为 I1，由 P 入 P 出 得U1I1U 2I2U 3I3P 2P 3所以 I1 A A.P2 P3U1 20 60220 411
