高中物理變壓器詳解

高中物理變壓器詳解

抱負(fù)變壓器是高中物理中的一個(gè)抱負(fù)模型，它指的是忽視原副線

圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器。下面來跟著我一起來學(xué)習(xí)一

下這篇變壓器吧。

變壓器

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抱負(fù)變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征

構(gòu)造:兩組線圈（原、副線圈）繞在同一個(gè)閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器。

作用：在輸送電能的過程中轉(zhuǎn)變電壓。

原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

特征：正由于是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能在

輸送交變電流的電能過程中轉(zhuǎn)變交變電壓。

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抱負(fù)變壓器的抱負(fù)化條件及其規(guī)律

在抱負(fù)變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1后，由于電磁感應(yīng)的

緣由，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

有：

忽視原、副線圈內(nèi)阻，有U1=E1,U2=E2

另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽視漏磁，即認(rèn)為在任意時(shí)刻

穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有，由此便可得抱負(fù)

變壓器的電壓變化規(guī)律為。在此基礎(chǔ)上再忽視變壓器自身的能量損失

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(一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為

"銅損"和"鐵損"),有P1=P2而P1=I1U1,P2=I2U2,于是又得抱負(fù)變

壓器的電流變化規(guī)律為

由此可見：

⑴抱負(fù)變壓器的抱負(fù)化條件一般指的是：忽視原、副線圈內(nèi)阻上

的分壓，忽視原、副線圈磁通量的差別，忽視變壓器自身的能量損耗

(實(shí)際上還忽視了變壓器原、副線圈電路的功率因數(shù)的差別。)

⑵抱負(fù)變壓器的規(guī)律實(shí)質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)

化與守恒定律在上述抱負(fù)條件下的新的表現(xiàn)形式。

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規(guī)律小結(jié)

⑴熟記兩個(gè)基本公式

即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。

?P入=「出，即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率

總等于全部輸出功率之和。

⑵原副線圈中過每匝線圈通量的變化率相等

(3)原副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期頻率一樣

⑷公式

中，原線圈中ULII代入有效值時(shí)，副線圈對(duì)應(yīng)的U2、12也是

有效值，當(dāng)原線圈中UI、11為最大值或瞬時(shí)值時(shí)，副線圈中的U2、

12也對(duì)應(yīng)最大值或瞬時(shí)值

(5)需要特殊引起留意的是：

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①只有當(dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有：

②變壓器的輸入功率由輸出功率打算，往往用到：

即在輸入電壓確定以后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的

平方成正比，與原線圈匝數(shù)的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成

反比。

式中的R表示負(fù)載電阻的阻值，而不是“負(fù)載"。"負(fù)載"表示副線

圈所接的用電器的實(shí)際功率。實(shí)際上，R越大，負(fù)載越小;R越小，負(fù)

載越大。這一點(diǎn)在審題時(shí)要特殊留意。

(6)當(dāng)副線圈中有二個(gè)以上線圈同時(shí)工作時(shí)，

U1回U2回U3=nl回n2回n3,但電流不行，此狀況必需用原副線圈功率相等

來求電流。

⑺變壓器可以使輸出電壓上升或降低,但不行能使輸出功率變大.

假如是抱負(fù)變壓器.輸出功率也不行能削減。

⑻通常說的增大輸出端負(fù)載，可理解為負(fù)載電阻減小;同理加大

負(fù)載電阻可理解為減小負(fù)載。

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幾種常用的變壓器

⑴自耦變壓器

圖是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一

個(gè)線圈。假如把整個(gè)線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可

以降低電壓;假如把線圈的一部分作原線圈，整個(gè)線圈作副線圈，就

可以上升電壓。

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調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示。線圈AB

繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上。AB之間加上輸入電壓UIo移動(dòng)滑動(dòng)觸

頭P的位置就可以調(diào)整輸出電壓U2。

⑵互感器

互感器也是一種變壓器。溝通電壓表和電流表都有肯定的量度范

圍，不能直接測(cè)量高電壓和大電流。用變壓器把高電壓變成低電壓,

或者把大電流變成小電流，這個(gè)問題就可以解決了。這種變壓器叫做

互感器?；ジ衅鞣蛛妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N。

①電壓互感器

電壓互感器用來把高電壓變成低電壓，它的原線圈并聯(lián)在高壓電

路中，副線圈上接入溝通電壓表。依據(jù)電壓表測(cè)得的電壓U2和銘牌

上注明的變壓比(U1/U2),可以算出高壓電路中的電壓。為了工作

平安，電壓互感器的鐵殼和副線圈應(yīng)當(dāng)接地。

②電流互感器

電流互感器用來把大電流變成小電流。它的原線圈串聯(lián)在被測(cè)電

路中，副線圈上接入溝通電流表。依據(jù)電流表測(cè)得的電流12和銘牌

上注明的變流比(11/12),可以算出被測(cè)電路中的電流。假如被測(cè)電路

是高壓電路，為了工作平安，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接

地。

習(xí)題演練

1.一臺(tái)抱負(fù)變壓器的輸出端僅接一個(gè)標(biāo)有"12V,6W”的燈泡，且

正常發(fā)光，變壓器輸入端的電流表示數(shù)為0.2A,則變壓器原、副線圈

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的匝數(shù)之比為()

A.702B.301C.6目3D.5國(guó)2

2.如圖所示，通過降壓變壓器將220V溝通電降為36V供兩燈使

用，降為24V供儀器中的加熱電爐使用.假如變壓器為抱負(fù)變壓器.求:

⑴若n3=96匝，n2的匝數(shù);

(2)先合上KI、K3,再合上K2時(shí)，，各電表讀數(shù)的變化；

⑶若斷開K3時(shí)A1讀數(shù)削減220mA,此時(shí)加熱電爐的功率；

⑷當(dāng)KI、K2、K3全部斷開時(shí)，A2、V的讀數(shù)。

習(xí)題解析

1.D

解析：由于，I2=P2/U2=6/12=O.5A11=0.2A,所以nl國(guó)n2=l2回11=5回2

2.(1)變壓理的初級(jí)和兩個(gè)次級(jí)線圈統(tǒng)在同一繞在同一鐵蕊上，鐵

蕊中磁通量的變化對(duì)每匝線圈都是相同的.所以線圈兩端的電壓與匝

數(shù)成正比.有

⑵合上KI、K3后，燈L1和加熱電爐正常工作.再合上K2,燈L2

接通，UI、nl和n3的值不變.故V讀數(shù)不變.但L2接通后，變壓器的

輸入、輸出功率增大.故Al、A2讀數(shù)增大.

(3)斷開K3時(shí)-，A1讀數(shù)削減200mA,表明輸入功率削減，削減值

為