18-19第5章4變壓器

1、18-19 第 5 章 4 變壓器學(xué)習(xí)目標(biāo)自主預(yù)習(xí)探新知知識(shí)梳理【一】變壓器的原理1.變壓器的構(gòu)造由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成，如圖5-4-1 所示.圖 5-4-1原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫初級(jí)線圈.(2) 副線圈：與負(fù)載連接的線圈，也叫次級(jí)線圈.2. 原理：互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ).原線圈中電流的大小、方向不斷變化, 在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3. 作用：改變交變電流的電壓，不改變交變電流的周期和頻 4. 注意：(1) 變壓器不改變交變電流的周期和頻率.(2) 變壓器只對(duì)變化的電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用.(3) 變壓器的兩個(gè)線圈之

2、間通過磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的.二 電壓與匝數(shù)的關(guān)系1.理想變壓器(1)定義：沒有能量損失的變壓器.特點(diǎn)：1變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)漏磁.2原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻，即不產(chǎn)生焦耳熱.3鐵芯中不產(chǎn)生渦流.1了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器.2.理解互感現(xiàn)象和變壓器的工作原理.(重點(diǎn))3掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系及應(yīng)用.(重點(diǎn))4掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并導(dǎo)出原、副線圈中的電流關(guān)系及應(yīng)用.(難點(diǎn))-MlII-電壓汽二F|電備關(guān)吐2知識(shí)脈絡(luò)2.原、副線圈的電壓關(guān)系（1）對(duì)理想變壓器，原、副線圈中每一匝線圈都具有相同的2，根據(jù)法拉第電磁Eini感應(yīng)疋律有 Ei= ni, E2= n2，所以 日 =

3、-.AtAtE2n2由于不計(jì)原、畐寸線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓Ui= Ei,副線圈兩端的電壓 U2二 E2,所以卷.當(dāng)有多組線圈時(shí)，那么有字 Ui = Ub3.兩類變壓器降壓變壓器：副線圈的電壓比原線圈電壓低的變壓器.升壓變壓器:副線圈的電壓比原線圈電壓高的變壓器.基礎(chǔ)自測(cè)1. 思考判斷（i）變壓器只能改變交變電流的電壓，不能改變直流電的電壓.（V）實(shí)際生活中，不存在原線圈與副線圈匝數(shù)相等的變壓器.（V）（3）理想變壓器不僅可以改變交變電流的電壓和電流，還可以改變交變電流的功率和頻率.（X）（4）理想變壓器是客觀存在的.（X）（5）艸=適用于任何理想變壓器.（V）U2n22. 理想變壓器

4、原、副線圈匝數(shù)比為 iO： i,以下說法中正確的選項(xiàng)是（）A、 穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是 iO： iB、 穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等，但穿過每匝線圈的磁通量并不 相等C、 原、畐寸線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為 iO : iD、 正常工作時(shí)，原、副線圈的輸入、輸出功率之比為i : i【解析】 對(duì)理想變壓器，無(wú)磁通量損失，因而穿過兩個(gè)線圈的磁通量相同，磁通量變化率相同，因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等， 才導(dǎo)致電壓與匝數(shù)成正 比，選項(xiàng) A、B、C 錯(cuò)誤；理想變壓器可以忽略各種損耗，故輸入功率等于輸出 功率，選項(xiàng) D 正確.【答案】 D3.如圖 5-4-2 所示，理想變壓器

5、原、副線圈的匝數(shù)比為 ni: n2= 4： i，當(dāng)導(dǎo)體棒 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，電流表 Ai的示數(shù)是 i2 mA，【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57272111】那么電流表 A2的示數(shù)為（）圖 5-4-2A、3 mAB、0C、48 mAD、與負(fù)載 R 的值有關(guān)【解析】 導(dǎo)體棒向左勻速切割磁感線時(shí)，在線圈 ni中通過的是恒定電流，不能引起穿過副線圈的磁通量變化，在副線圈上無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)，所以A2中無(wú)電流通過.【答案】 B合作探究攻重難理想變壓器的基本關(guān)系1.電壓關(guān)系U1U2U3U1: U2: U3：= n1: n2: n3:或石=仁二 73二2.功率關(guān)系輸入功率等于輸出功率，即 P入二 P出

6、, U1|1= U2I2.3.電流關(guān)系11U2n2由功率關(guān)系可知，當(dāng)只有一個(gè)副線圈時(shí)，=;當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，1 心1= I2U2+I3U3+得 Im1= 12n2+丨3門3+4.原、畐懺圈的交變電流的周期 T 和頻率 f 相同.如圖 5-4-3 所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比 ni: n2= 2 ： 1 ,均為理想電表，燈泡電阻 RL= 6 莒 AB兩端電壓 ui= 12 2sin 100 t(V).以下說法正確的選項(xiàng)是()圖 543A、電流頻率為 100 Hz的讀數(shù)為 24 VC、的讀數(shù)為 0.5 AD、 變壓器輸入功率為 6 W【解析】 根據(jù) ui= 1/2sin 100 t(V)及 U

7、 = %知 Ui= 12 V, f= 2 =50 Hz,選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；根據(jù) 土 = n2得 U2=nU1= 2x12 V = 6 V ,即B、的讀數(shù)為 1 A,選項(xiàng) C錯(cuò)誤；根據(jù) P1= P2及 P2=RL= 6 W = 6 W，選項(xiàng) D 正確.【答案】 D變壓器中提到的電壓關(guān)系、電流關(guān)系、電路中電表的示數(shù)等，指的都是交流電的 有效值針對(duì)訓(xùn)練1 如圖 5-4-4 所示，將額定電壓為 60 V 的用電器，通過一理想變壓器接在正弦 交變電源上閉合開關(guān) S 后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表（均為的讀數(shù)為 6U2RL理想電表）的示數(shù)分別為 220 V 和 2.2 A以下判斷正確的選項(xiàng)是（）

8、A、變壓器輸入功率為 484 WB、通過原線圈的電流的有效值為 0.6 AC、 通過副線圈的電流的最大值為 2.2 AD、 變壓器原、副線圈匝數(shù)比 n2： ni= 11 : 3圖 5-4-4【解析】 變壓器的輸入功率 P1= P2= I2U2=2.2X60 W= 132 W,選項(xiàng) A 錯(cuò)誤;A，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；根據(jù) 1=：得通過副線圈的電流的最大值選項(xiàng) C 錯(cuò)誤.【答案】 D理想變壓器工作時(shí)的制約關(guān)系1.電壓制約輸入電壓 U1決定輸出電壓 U2.當(dāng)變壓器原、畐懺圈的匝數(shù)比n2U1輸出電壓 U2由輸入電壓 Ui決定，即出=-.2.電流制約ni輸出電流 I2決定輸入電流 11.當(dāng)變壓器原、副線圈的

9、匝數(shù)比 芯一定，且輸入電壓n2I2U1確定時(shí)，原線圈中的電流 I1由副線圈中的輸出電流 I2決定，即“=喬.而變壓 器副線圈中的電流 I2由用戶負(fù)載及電壓 U2確定，12=左.丄 U1nj 口 n1U1603I1n2/口由在=冠得蒼=正=220=石，選項(xiàng)D正確；由込=不得II1n2I2n1n2111=詁=EX22A=站I2m=212= f2 A，1村3.功率制約輸出功率 P2決定輸入功率 P1.變壓器副線圈中的功率 P2由用戶負(fù)載決定， 即 P2=P負(fù)1+P負(fù)2+P2增大，P1增大；P2減小，P1減小；P2為零，P1為零. 如圖 5-4-5 所示，為一理想變壓器，S 為單刀雙擲開關(guān)，P 為滑動(dòng)

10、變阻器觸頭，Ui為加在原線圈兩端的電壓，Ii為原 線圈中的電流強(qiáng)度，那么以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57272112】A、保持 Ui及 P 的位置不變，S 由 a 合到 b 時(shí)，Ii將增大B、 保持 P 的位置及 Ui不變，S 由 b 合到 a 時(shí)，R 消耗的功率將減小C、保持 Ui不變，S 合在 a 處，使 P 上滑，Ii將增大D、 保持 P 的位置不變，S 合在 a 處，假設(shè) Ui增大，Ii將增大圖 5-4-5niU2【解析】 S 由 a 合到 b 時(shí)，ni減小，由 n2可知 U2增大，P2=R，P2隨之增大，而 P2= Pi,又 Pi= Uili，從而 Ii增大，A 正確；S 由

11、b 合到 a 時(shí)，與上U2述情況相反，P2應(yīng)減小，B 正確；P 上滑時(shí)，R 增大，因 P2=_R，所以 P2減小，Uini又 Pi= P2，Pi= UiIi，從而 Ii減小，C 錯(cuò)誤；Ui增大，由 6 =仁可知 U2增大，11n2所以 P2增大，因而 I2增大，由匚=懇，所以 Ii也增大，D 正確.【答案】 C兩類理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是 R12 P2TPiTIi.負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨原、副線圈匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是 ni、n2U2f|2fP2fPi |I.針對(duì)訓(xùn)練2.(多項(xiàng)選擇)

12、如圖 5-4-6 所示的電路中，P 為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓 Ui不變，閉合開關(guān) S,以下說法正確的選項(xiàng)是()A、P 向下滑動(dòng)時(shí)，燈 L 變亮B、P 向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變C、P 向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小D、P 向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大圖 5-4-6Uini【解析】 由于 Ui保持不變，由衛(wèi)=花可知，畐9線圈的輸出電壓 U2不變，B 正 確；P 向下滑動(dòng)時(shí)，燈泡 L 兩端的電壓為 U2，保持不變，燈泡的亮度不變，A 錯(cuò)誤；P 向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，副線圈電路的總電阻 RU2總變小，根據(jù) P2= 可知，變壓器的輸出功率變大，由Pi

13、= UHi= P2可知，變R總壓器的輸入電流增大，C 錯(cuò)誤，D 正確.【答案】 BD變壓器和分壓器變壓器和分壓器都能起到改變電壓的作用，但二者有著本質(zhì)區(qū)別，如圖5-4-7 所示.圖 5-4-7(1)變壓器是一種電感性儀器，是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的；而分壓器是一種電阻性儀器，是根據(jù)電阻串聯(lián)分壓原理工作的.(2)變壓器只能改變交流電壓，不能改變直流電壓；而分壓器既可改變交流電壓， 也可改變直流電壓.(3)變壓器可以使交流電壓升高或降低；而分壓器不能使電壓升高.(4)對(duì)于理想變壓器，電壓與線圈匝數(shù)成正比，即Uab: Ucd= ni: n2；而對(duì)于分壓器，電壓與電阻成正比，即 Uef: Ugh= Re

14、f: Rgh.假設(shè)在 cd 間、gh 間分別接入負(fù)載電阻 R0后，對(duì)于變壓器，Ucd不隨 Ro的變化 而變化；而對(duì)于分壓器，Ugh將隨 Ro的增大而增大，隨 Ro的減小而減小.(6)理想變壓器工作時(shí)，穿過鐵芯的磁通量是一定的，線圈兩端的電壓遵循法拉 Ei= ni云,E2= n2丁.而分壓器工作時(shí)，回路電流為定值，遵循歐姆定律，即Uef= IRef, Ugh= IRgh.(7)理想變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化，且始終相等，即P入二 P出;而分壓器空載時(shí)，輸入功率 P入=I2Ref不變.如圖 5-4-8 甲、乙所示電路中，當(dāng) A、B 接 10 V 交變電壓時(shí)，C、D 間電壓為 4 V，M

15、、N 接 10 V 直流電壓時(shí)，P、Q間電壓也為 4 V .現(xiàn)把 C、D 間接 4 V 交流，P、Q 間接 4 V 直流，下面哪個(gè)選 項(xiàng)可表示 A、B 間和 M、N 間的電壓()圖 5-4-8A、10 V 10 VB、10 V 4 VC、4 V 10 VD、10 V 0【解析】 對(duì)于題圖甲，當(dāng) A、B 作為輸入端，C、D 作為輸出端時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)降壓變壓器，兩邊電壓之比等于兩邊線圈的匝數(shù)之比，當(dāng)C、D 作為輸入端，A、B 作為輸出端時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)升壓變壓器，電壓比也等于匝數(shù)比，所以C、D 接 4 V 交流時(shí)，A、B 間將得到 10 V 交流.題圖乙是一個(gè)分壓電路，當(dāng) M、N 作為輸入端時(shí)，上、

16、下兩個(gè)電阻上的電壓跟它們的電阻的大小成正比.但是當(dāng)把電壓加在 P、Q 兩端時(shí)，電流只經(jīng)過下面那個(gè)電阻，上面的電阻中沒有電流，兩 端也就沒有電勢(shì)差，即 M、P 兩點(diǎn)的電勢(shì)相等.所以當(dāng) P、Q 接 4 V 直流時(shí)，M、第電磁感應(yīng)定律，兩線圈中存在N 兩端的電壓也是 4 V.【答案】 B針對(duì)訓(xùn)練3在如圖 5-4-9 所示的兩電路中，當(dāng) a、b 兩端與 e、f 兩端分別加上 220 V 的交 流電壓時(shí)，測(cè)得 c、d 間與 g、h 間的電壓均為 110 V;假設(shè)分別在 c、d 與 g、h 的兩端加上110 V 的交流電壓，那么 a、b 間與 e、f 間的電壓分別為（）圖 5-4-9A、220 V,220

17、 VB、220 V,110 VC、110 V110 VD、220 V,0U1n1【解析】 對(duì)變壓器，根據(jù) 衛(wèi)=忌可得 Uab= 220 V ;對(duì)分壓器來說，當(dāng) gh 間接上 110 V 電壓時(shí)，ef 間電壓 Uef= 110 V，故 B 選項(xiàng)正確.【答案】 B當(dāng)堂達(dá)標(biāo)固雙基1.對(duì)理想變壓器作出的判斷正確的選項(xiàng)是（）A、 咼壓線圈匝數(shù)多、電流大、導(dǎo)線粗B、 低壓線圈匝數(shù)少、電流小、導(dǎo)線細(xì)C、 高壓線圈匝數(shù)多、電流大、導(dǎo)線細(xì)D、 低壓線圈匝數(shù)少、電流大、導(dǎo)線粗【解析】 電壓高的匝數(shù)多，電流小，用細(xì)線.電壓低的匝數(shù)少，電流大，用粗線.【答案】 D2.關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的選項(xiàng)是（）

18、A、 通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B、 穿過原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都不相等C、 穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D、 原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈【解析】 通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的，由于面積S 不變，故磁通量 變化，A 錯(cuò)誤；因理想變壓器無(wú)漏磁，故 B 錯(cuò)誤；由互感現(xiàn)象知 C 正確；線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，故 D 錯(cuò)誤.【答案】 C3.（多項(xiàng)選擇）理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈中的電流為11、12,電壓為U1、U2，功率為 Pl、P2，關(guān)于它們之間的關(guān)系，以下說法中正確的選項(xiàng)是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57272113】A、11由 I2決定B、U2與負(fù)載有關(guān)C、Pi由 P2決定D、以上說法都不正確n2【解析】 對(duì)理想變壓器的電流關(guān)系可寫成 Ii=n-l2，即原線圈中的電流由副線ni圈中的電流決定；同理，由質(zhì)=芝知，副線圈中的電壓由原線圈中的電壓決定； 功率關(guān)系為：負(fù)載用多少，原線圈端就輸入多少，因此選項(xiàng) A、C 正確，B 錯(cuò)誤.【答案】 AC4.（多項(xiàng)選擇）如圖 5-4-10 是一個(gè)理想變壓器的示意圖，在它正常工作時(shí)關(guān)于其 說法正確的選項(xiàng)是（）A、副線圈中的電動(dòng)勢(shì)是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)而產(chǎn)生的B、輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，再轉(zhuǎn)化為電能C、 輸送的