1、第4课时 变压器,研究选考把握考情,知识点一 变压器的构造和原理,基 础 梳 理,1.变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。与_相连接的线圈叫原线圈(匝数用n1表示，又叫做_)，与_相连的另一个线圈叫副线圈(匝数用n2表示，又叫做_)，两个线圈都绕在_上。如图1所示。,交流电源,初级线圈,负载,次级线圈,闭合铁芯,图1,2.变压器的工作基础是_。因此变压器只对_的电流起作用，对_电流不起作用。(后两空选填“变化”或“恒定”),互感现象,变化,恒定,1.对变压器工作原理的理解。如图2所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在副线圈中要产生
2、感应电动势U2。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。其能量转换方式为：原线圈电能磁场能副线圈电能。,要 点 精 讲,图2,(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。,2.原、副线圈的地位,A.3 mA B.0 C.48 mA D.与负载R的值有关 解析 导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以电流表A2中无电流通过。故选项B正确。 答案 B,【例1】 如图3所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1
3、n241，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表 的示数是12 mA，则电流表 的示数为( ),图3,名师点睛 本题常见错误是忽略了变压器的工作条件，只有原线圈中的电流是变化的，才能引起副线圈中的磁通量发生变化，产生感应电动势。,知识点二 理想变压器电压与匝数的关系,1.理想变压器：没有_损失的变压器。,3.降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压_的变压器。 4.升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压_的变压器。,能量,低,高,要 点 精 讲,1.理想变压器的特点理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损
4、耗。实际变压器一般可看成理想变压器。 2.对理想变压器“变压”原理的理解,【例2】 如图中，可以将电压升高给电灯供电的变压器是( ),解析 变压器只能对交变电流实现变压，不能对直流变压，故选项A、D错误；由于电压与变压器线圈匝数成正比，副线圈匝数多于原线圈的变压器才能实现升压，所以选项B错误，C正确。 答案 C,【跟踪训练1】 某型号家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动触头，如图4所示，当变压器输入电压发生变化时，可通过向上、向下调节P1、P2的位置，使输出电压稳定在220 V。现发现输出电压低于220 V，欲通过调节P1、P2的位置使输出电压稳定在220 V，下列措施可行的是( )
5、,图4 A.保持P1不动，将P2向上移 B.保持P2不动，将P1向下移 C.将P1向上移，同时P2向下移 D.将P1向下移，同时P2向上移,答案 ABD,【跟踪训练2】 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30 V的变压器，副线圈原来的匝数为30匝，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加的匝数为( )A.150匝 B.144匝C.130匝 D.120匝,答案 D,知识点三 理想变压器中的功率关系及电流关系,1.理想变压器的特点：(1)变压器铁芯内无_；无_损失。(2)原、副线圈不计_ ，即无能量损失。实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器。 2.功率关系：
6、 _ 。,基 础 梳 理,漏磁,发热,内阻,P入=P出,I2U2,要 点 精 讲,要点1 对理想变压器规律的理解,2.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，输入功率总等于输出功率，副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率。 3.变压器的电流关系也是有效值(或最大值)间的关系。,【例3】 如图5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“200 V 60 W”灯泡一只且灯泡正常发光。则( ),A.电流表的示数为0.015 A B.电源输出功率为1 200 W C.电流表的示数为6 A D.原线圈端电压为10 V,图5,答案 A
7、,【跟踪训练3】 理想变压器连接电路如图6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6 A.电压表读数为282 V B.电压表读数为28.2 V C.输入功率为56.4 W D.输入功率为40 W,答案 D,要点2 理想变压器中各量的制约关系和动态分析 1.理想变压器工作时各量的制约关系,(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小，P出为0，P入为0。,2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况,(1)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RI2P2P1I1。 (2)负载电
8、阻不变，分析各物理量随匝数之比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1。,特别提醒 (1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入” ，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率。 (2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法。,【例4】 如图7所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈上的电压，则( ),图7 A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 B.保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率将减小 C.
9、保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大 D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大,答案 ABD,知识点四 实验：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,1.实验目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系。 2.实验原理：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，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压，本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系。 3.实验器材：两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干。,要点精讲,4.实验步骤
10、,(1)按如图8所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。,图8,(2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。 (3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值。 (4)保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。,5.数据记录与处理,6.结论：原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等。 7.误差分析(1)实验变压器存在各种损耗。(2)交流电表的读数存在误差。,8.注意事项,(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。 (2)为了人身安全学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的
11、导线和接线柱。 (3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。,【例5】 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材：A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)B.条形磁铁C.直流电源D.多用电表E.开关、导线若干上述器材在本实验中不必用到的是_(填器材前的序号)，本实验中还需用到的器材有_。答案BC 低压交流电源,【例6】 做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是( )A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡B.
12、原线圈接直流电压，电表用交流电压挡C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡解析 副线圈上的感应电动势是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以原线圈上的电流应该是变化的，应为交流电流，电压为交流电压，故D正确。答案 D,1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A.通有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不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解析 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由
13、互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误。答案 C,2.理想变压器原、副线圈匝数比为51，正常工作时，下列说法正确的是( )A.穿过原、副线圈的磁通量相等，且每一匝线圈磁通量的变化率相等B.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为51C.原、副线圈的电压之比为51D.原、副线圈的输入、输出功率之比为11解析 对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的磁通量相等，磁通量变化率也相等，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，所以电压与匝数成正比，A、C正确，B错误；理想变压器可以忽略各种损耗，故输入功率等于输出功率，D正确。答案 ACD,3.如
14、图9甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A的保险丝L，原线圈匝数n1600 匝，副线圈匝数n2120 匝。当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接( ),图9 A.阻值为12 的电阻 B.并联两盏“36 V 40 W”的灯泡 C.工作频率为10 Hz的用电设备 D.耐压值为36 V的电容器,答案 B,4.如图10，将额定电压为60 V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220 V和2.2 A。以下判断正确的是( ),图10 A.变压器输入功率为484 W
15、 B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比n1：n2113,答案 BD,5.如图11所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L1、L2，最初开关S是断开的，现闭合开关S，则( ),图11 A.副线圈两端电压变大 B.小灯泡L1变亮 C.交流电流表A1示数变大 D.电阻R中的电流变小,解析 闭合开关S，副线圈两端电压不变，选项A错误；同时副线圈回路中总电阻变小，所以副线圈输出电流变大，电阻R中的电流变大，小灯泡L1两端电压降低，小灯泡L1变暗，选项B、D错误；由于原、副圈匝数比一定，当副线圈的输出电流增大时，原线圈的输入电流也增大，所以交流电流表A1示数变大，选项C正确。 答案 C,
