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1、变压器知识点一：变压器一、变压器的原理1构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈2原理：互感现象是变压器工作的基础原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势二、电压与匝数的关系1理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型2电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即.3两类变压器副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器三、变压器中的能量转化原线圈中电场的能量转变成
2、磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量技巧点拨一、变压器的原理电压与匝数的关系1变压器的构造变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示2变压器的工作原理(1)原理互感现象是变压器工作的基础电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，所以铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在副线圈中产生了感应电动势，副线圈也能够输出电流(2)原理图解3变压器原、副线圈中的电压关系(1)只有一个副线圈：；(2)有多个副线圈：4自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线
3、圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如下图所示二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系1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P出2电流关系(1)只有一个副线圈时，U1I1U2I2或.(2)当有多个副线圈时，I1U1I2U2I3U3或n1I1n2I2n3I3三、理想变压器的制约关系和动态分析1电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2.(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.(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1
4、确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1(只有一个副线圈时)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RI2P出P入I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P出P入I1.例题精练1（2021春河北期末）如图所示，理想变压器输入电压为u220sin（100）（V），原、副线圈的匝数之比为n1：n210：1，各电表均为理想电表，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2，若电阻R1、R2消耗的功
5、率相同，则（）A电压表V2的读数为22VBU1 I1U2I2CR1：R2100：1D若只增大R2，电压表V1、V2的读数均不变【分析】电压表V1测得是电源的输出电压，根据闭合电路欧姆定律知R1的分压情况，根据变压器原理知道原副线圈的电压和电流关系，根据电阻R1、R2消耗的功率相同列方程，联立各方程求解各部分电压大小；根据欧姆定律求解电阻之比；根据欧姆定律和理想变压器原理分析电阻变化引起的电流和电压变化。【解答】解：AB、电压表V1测得是电源的输出电压，即U1V220V，设R1上电压为UR1，原线圈电压为U1，对于原线圈所在的回路满足：U1UR1+U1220V ，V2的读数为U2，根据理想变压器
6、的电压与匝数成正比知：根据理想变压器的电流与匝数成反比知：，又知电阻R1、R2消耗的功率相同，即UR1 I1U2I2，联立解得U211V，U1110V，UR1110V，故AB错误；C、根据欧姆定律知：R1，R2，又，联立解得R1：R2100：1，故C正确；D、电压表V1测得是电源的输出电压，不会随电阻的变化而变化，电压表V2测得是变压器的输出电压，会随电阻的变化而变化，若只增大R2，流过A2的电流减小，则流过A1的电流也减小，R1分压减小，则变压器输入电压增大，则电压表V2增大，故D错误。故选：C。【点评】变压器的动态问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压U1，U2，电流I1，
7、I2，输入和输出功率P1，P2随匝数比的变化而变化的情况；二是匝数比不变，电流和功率随负载电阻的变化而变化的情况不论哪种情况，处理这类问题的关键在于分清变量和不变量，弄清楚“谁决定谁”的制约关系，此题注意电阻R1、R2消耗的功率相同是UR1 I1U2I2，不是U1 I1U2I2。2（2021春南京期末）交流电压表有一定的测量范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路。用变压器把高电压变成低电压再接到交流电压表上，这个问题就解决了，这样的变压器叫做电压互感器。还有另一种叫做电流互感器，可以用小量程的电流表测量大电流。下列图像中接线正确的是（）ABCD【分析】电压互感器用来测量电压，需要
8、并联在电路上，原线圈的匝数要大于副线圈的匝数，电流互感器用来测量电流，需要串联在电路上，原线圈的匝数要小于副线圈的匝数。【解答】解：AB.电压互感器用来测量电压，需要并联在电路上，且需要把一个高电压变成低电压，属于降压变压器，原线圈的匝数要大于副线圈的匝数，A选项为升压变压器，B选项将电压互感器串联，故AB错误；CD.电流互感器用来测量电流，需要串联在电路上，且需要把一个大电流变成小电流，所以原线圈的匝数要小于副线圈的匝数，C选项将电流互感器并联且原线圈的匝数大于副线圈的匝数，故D正确，C错误。故选：D。【点评】本题考查互感器，弄懂互感器的工作原理是解题关键，另外一定要注意电压互感器需要并联在
9、电路上，电流互感器需要串联在电路上。随堂练习1（2021咸阳模拟）如图甲所示，电阻不计的N匝矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度大小为0.2T的水平匀强磁场中，导线框面积为0.5m2。导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，原、副线圈的匝数比为10：1，副线圈接有一滑动变阻器R，副线圈两端的电压随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（）A线框abcd的匝数N10匝B闭合导线框中产生的交变电压的瞬时值表达式为u100sin100t（V）C若滑动变阻器的滑片P向上移动，电流表的示数将增大D若导线框的转速增加一倍，则变压器的输出功率将增加一倍【分析】由乙图明确输出端的最大值和
10、周期，则根据变压器的规律可明确输入端的电压最大值，可得出对应的表达式；由最大值表达式可求得线圈匝数；根据电路的动态分析可知电流的变化；由功率公式明确功率的变化。【解答】解：B、由乙图可知，输出电压的最大值Um210V，周期为2102s，角速度100rad/s，输入端的最大值Um110Um2100V表达式应为：uUm1sint100sin100t，故B错误；A、发电机输出的最大电压值Um1NBS100V，解得N10匝，故A正确；C、理想变压器，输出电压由输入电压、原副线圈匝数比决定，原线圈无变化，输入电压无变化，输出电压无变化，将滑动变阻器的滑片P向上移动，电阻增大，则输出电流减小，根据变流比可
11、知，输入电流减小，电流表示数减小，故C错误；D、若转速度加倍，则最大值加倍，有效值加倍，输出端的有效值也会加倍，则由P可知，输出功率将变成原来的4倍，故D错误。故选：A。【点评】本题考查变压器及交流电的性质，要注意正确掌握变压器电流、电压之比与匝数之比之间的关系，同时掌握交流电的产生规律。2（2021辽宁模拟）如图所示，中间有缺口的铁芯绕有两个线圈，原、副线圈匝数比为，原线圈两端交流电压为V，副线圈两端接一阻值为70的电阻R，其他电阻均忽略不计。由于铁芯有缺口，这种变压器磁通量损耗很大，则副线圈中理想电流表的示数可能是（）A7AB5AC3AD2A【分析】一原一副理想变压器的电压与匝数成正比，对
12、于铁芯中间有缺口的变压器，由于有磁通量的损失，副线圈中的电压值相比理想线圈会减小，由电压范围进而计算电流的可能值。【解答】解：原线圈两端电压的有效值为若铁芯没有缺口，根据理想变压器电压关系有，代入数据：解得副线圈两端电压的有效值为U2210V由于铁芯有缺口，考虑到磁通量实际有损耗，副线圈两端电压的有效值应小于210V，则副线圈中电流的有效值应小于I，故D正确，ABC错误。故选：D。【点评】本题考查变压器的知识，学生需掌握电压、电流、功率与匝数的关系，注意电路中电表显示的是有效值。3（2021河南模拟）如图所示，理想变压器原线圈接有电流表A，副线圈电路接有电压表V以及定值电阻R1、R2与滑动变阻
13、器R3。电表均为理想电表，闭合开关S，则下列说法正确的是（）A只将滑片P1下移时，电流表A的示数变大B只将滑片P2下移时，电压表V的示数变大C滑片P1下移、P2上移时，电阻R1的功率增大D只断开开关S，电压表V的示数变大，电流表A的示数变小【分析】只将滑片P1下移，副线圈匝数减小，根据电压之比等于电阻之比进行分析；根据R3的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况。【解答】解：A、只将滑片P1下移时，输出电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，电流表A的示数变小，故A错误；B、只将滑片P2下移时，R3接入的阻
14、值减小，R3接入的阻值与R2的并联电阻减小，电压表V的示数变小，故B错误；C、滑片P1下移，副圈电路电压减小，滑片P2上移，副线圈电路总电阻增大，总电流减小，电阻R1的功率减小，故C错误；D、只断开开关S，副线圈电路总电阻增大，消耗功率减小，原线圈输入功率也减小，电流表A的示数变小，电压表V测的是电阻R2两端的电压，示数变大，故D正确。故选：D。【点评】变压器动态分析与电路的动态类似，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。知识点二：实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系一、实验思路交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的
15、磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压线圈匝数不同时输出电压不同，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二、实验器材多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干(如图所示)三、物理量的测量1保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响实物接线如下图所示表格一U15 V，n1400匝实验次数123n2/匝U2/V(1)选择n1400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上(2)将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V，如图甲所示(3)将多用电表与副线圈n2200匝的接线柱相连接，如图乙所示读出副线圈两端的电压U2.(4)将n2、U2、n1、U1记录在表格一中(5)保持n1400匝，U15 V不变将多用电表
