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1、第六节 变压器【重难拓展】 变压器的原理、规律及种类1变压器的构造和原理1如图 ,变压器由一个闭合铁芯、原线圈和副线圈组成。2工作原理：变压器的工作原理是利用了电磁感应现象.原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量 ,这个交变的磁通量不仅穿过原线圈 ,也穿过副线圈 ,所以在副线圈中产生感应电动势如果在副线圈两端接入负载 ,负载中就会有交变电流, 其能量转换方式为：原线圈电能磁场能副线圈电能变压器只能在交流电路中工作 ,对恒定电流电路不起作用。2理想变压器的规律1电压关系原线圈中U1E1n1 ,副线圈中U2E2n2 ,因而电压关系满足：. 假设n1n2 ,那么U1U2 ,是升压变压器；假设n1
2、n2 ,那么U1U2 ,是降压变压器变压器高压圈匝数多而导线细 ,低压圈匝数少而导线粗 ,这是区别高、低压线圈的方法当有多组副线圈时 ,那么有：2功率关系理想变压器没有各种能量损失 ,所以变压器输出功率等于输入功率 ,即：P2P1.当有多组副线圈时 ,那么有：P1P2P33电流关系根据PUI ,由功率关系得：U2I2U1I1 ,所以 ,再由得 ,电流关系为：或n1I1n2I2.只有一个副线圈假设有多个副线圈时 ,根据P1P2P3 ,即U1I1U2I2U3I3将U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I3【特别提醒】1理想变压器变压比公式 ,对有一个或多个副线圈的变压器均适用 ,无论副
3、线圈一端是空载还是负载都适用；2变流比公式 ,适用于只有一个副线圈的变压器 ,对多个副线圈的变压器 ,电流与匝数的关系要从P入P出导出3变压比公式中的电压值和变流比公式中的电流值均为有效值 ,不是瞬时值假设电流电压均采用峰值时 ,公式仍成立4在理想变压器中 ,原、副线圈中的磁通量、磁通量变化率以及交变电流的频率都相同【典例1】如以下图所示电路 ,变压器初级线圈匝数n11 000匝 ,次级有两个线圈 ,匝数分别为n2500匝 ,n3200匝 ,分别接一个R55 的电阻 ,在初级线圈上接入U1220 V交流电求：(1)两个次级线圈的电压各是多少？(2)初级线圈中的电流【对点训练】11一个正常工作的
4、理想变压器的原、副线圈中 ,以下哪个物理量不相等 A、交变电流的频率B、电流的有效值 C、电功率D、磁通量的变化率12如图 ,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=41 ,电压表V和电流表A均为理想电表 ,灯泡电阻RL=12 ,AB端电压。以下说法正确的选项是( )A电流频率为100Hz B电压表V的读数为96VC电流表A的读数为0.5A D变压器输入功率为6W理想变压器的制约关系及其动态电路分析1.匝数比不变时 ,变压器的几种制约关系(1)输入电压U1决定输出电压U2。 因为U2U1 ,当U1不变时 ,不管负载电阻R如何变化、是否存在负载 ,U2都不会改变。(2)输出电流I2决定输入电流I1
5、.在输入电压一定的情况下 ,输出电压U2也被完全确定 ,当负载电阻R增大时 ,I2减小 ,那么I1相应减小；当负载电阻R减小时 ,I2增大 ,那么I1相应增大(3)输出功率P2决定输入功率P1。理想变压器的输入功率与输出功率相等 ,即P1P2. 总之：当理想变压器的原副线圈的匝数比不变时 ,变压器上的电压是由原线圈的电压决定的 ,而电流和电功率是由副线圈上的负载决定的.2. 理想变压器的动态电路分析1匝数比不变的情况：如图 U1不变时 ,根据 ,输入电压U1决定输出电压U2 ,不管负载电阻R如何变化 ,U2都不变 当负载电阻R发生变化时 ,副线圈的电流发生变化 ,变压器的输出功率也发生变化 根
6、据P1P2可知 ,P1也发生变化 ,故也发生变化分析思路：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RU2I2P2P1I1.2负载电阻R不变的情况：如图 U1不变时 ,发生变化 ,故U2变化 R不变 ,U2改变 ,故I2发生变化根据P2 ,P2发生变化 再根据P1P2 ,故P1变化 ,P1U1I1 ,U1不变 ,故I1发生变化 分析思路：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U2I2P2P1I1.【典例2】一理想变压器给负载供电 ,变压器输入电压不变 ,如下图 ,如果负载电阻的滑片向上移动 ,那么图中所有交流电
7、表的示数及输入功率变化情况正确的选项是( )AV1、V2不变 ,A1增大 ,A2减小 ,P增大BV1、V2不变 ,A1、A2增大 ,P增大CV1、V2不变 ,A1、A2减小 ,P减小DV1不变 ,V2增大 ,A1减小 ,A2减小 ,P减小【对点训练】21. 如下图 ,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2 ,输电线等效电阻为R.开始时 ,开关S断开当S接通时 ,以下说法中错误的选项是()A副线圈两端M、N的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C通过灯泡L1的电流减小D原线圈中的电流增大22. 多项选择如下图 ,理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1 ,b是原线圈
8、的中心接头 ,电压表V和电流表A均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压 ,其瞬时值表达式为V。以下说法正确的选项是 A当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22VB当单刀双掷开关与b连接时, 电压表的示数为44VC当单刀双掷开关与a连接, 滑动变阻器触头P向上移动的过程中 ,电压表的示数不变,电流表的示数变大D单刀掷开关由a扳向b时滑动变阻器触头P不动,电压表和电流表的示数均变大几种常见的变压器【提升归纳】1互感器(1)电压互感器：将高电压变成低电压 ,可用来测量交变高电压.原线圈匝数多 ,副线圈匝数少 ,原线圈并联在高压电路上 ,副线圈接入交流电压表 ,如图a(2)电流互
9、感器：将大电流变成小电流 ,可用来测量交变强电流.原线圈匝数少 ,副线圈匝数多 ,原线圈串联在被测电路中 ,副线圈接入交流电流表 ,如图b 图a 图b2自耦变压器自耦变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈 ,可升压 ,也可降压如图甲所示 ,如果把整个线圈作为原线圈 ,副线圈只取线圈的一局部 ,就可以降低电压；如图乙所示 ,如果把线圈的一局部作为原线圈 ,整个线圈作为副线圈 ,就可以升高电压3调压变压器如图丙所示的调压变压器也属于自耦变压器 ,它可以连续调节电压线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上 ,AB之间加上输入电压U1；移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2；配合自动控制电路可实现自动调节电压【
10、典例3】如下图 ,L1、L2是高压输电线 ,图中两电表示数分别是 220 V和 10 A。甲图中原、副线圈匝数比为 100 : 1 ,乙图中原副线圈匝数比为1 : 10 ,那么 A甲图中的电表是电压表 ,输电电压为 2200 VB甲图中的电表是电流表 ,输电电流是 100 AC乙图中的电表是电压表 ,输电电压为 22019 VD乙图中的电表是电流表 ,输电电流是 100 A【对点训练】31多项选择如下图 ,一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形的闭合铁芯上 ,输入端AB间加一正弦式交流电压 ,在输出端BP间连接了理想交流电流表、灯泡和滑动变阻器 ,移动滑动触头P的位置 ,可改变副线圈的匝数 ,
11、变阻器的滑动触头标记为Q.那么() A只将Q向下移动时 ,灯泡的亮度变大B只将Q向下移动时 ,电流表的读数变小C只将P顺时针方向移动时 ,电流表的读数变大D只提高输入端的电压U时 ,电流表的读数变大分层集训迎战两考A级-抓根底1如图 ,可以将电压升高供应电灯的变压器是( )ABCD2(多项选择)利用变压器不可能做到的是()A增大电流 B升高电压 C减小频率 D增大功率3用一理想变压器向一负载R供电 ,如以下图所示 ,当增大负载电阻R时 ,原线圈中电流I1和副线圈中电流I2之间的关系是()AI2增大 ,I1也增大 BI2增大 ,I1减小CI2减小 ,I1也减小 DI2减小 ,I1增大4一台理想变
12、压器的原线圈匝数为100匝 ,副线圈匝数为1 200匝 ,在原线圈两端接有一电动势为10 V的电池组 ,那么在副线圈两端的输出电压为()A0 V B1.2 V C120 V D小于120 V5(多项选择)图甲的调压装置可视为理想变压器 ,负载电路中R55 ,A、V为理想电流表和电压表 ,假设原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压 ,电压表的示数为110 V ,以下表述正确的选项是()A电流表的示数为2 AB原、副线圈匝数比为12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为100 Hz 6如下图 ,电路中有四个完全相同的灯泡 ,额定电压均为U ,变压器为理想变压器 ,现在四个灯泡都正常发光
13、 ,那么变压器的匝数比n1n2和电源电压U1分别为()A122UB124U C214U D212UB级-提能力7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24 V的变压器副线圈原来的匝数为36匝 ,现不改原线圈的匝数 ,那么副线圈应增绕的匝数为()A144匝 B108匝 C180匝 D540匝8有一种调压变压器的构造如下图。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上 ,CD之间加上输入电压,转动滑动触头P就可以调节输出电压。图中A为交流电流表 ,V为交流电压表 ,R1、R2为定值电阻 ,R3为滑动变阻器 ,CD两端接正弦交流电源 ,变压器可视为理想变压器 ,那么以下说法正确的选项是
14、 A.当R3不变 ,滑动触头P顺时针转动时 ,电流表读数变小 ,电压表读数变小B.当R3不变 ,滑动触头P逆时针转动时 ,电流表读数变小 ,电压表读数变大C.当P不动 ,滑动变阻器滑动触头向上滑动时 ,电流表读数变小 ,电压表读数变小D.当P不动 ,滑动变阻器滑动触头向下滑动时 ,电流表读数变大 ,电压表读数变大9如图甲所示 ,理想变压器原、副线圈的匝数比为101 ,R120 ,R230 ,C为电容器通过R1的正弦交流电如图乙所示 ,那么()A交流电的频率为0.02 HzB原线圈输入电压的最大值为200 VC电阻R2的电功率约为6.67 WD通过R3的电流始终为零10多项选择如图甲所示 ,理想变压器原、副线圈的匝数比为55：9 ,副线圈接有一灯泡L和一电阻箱R ,原线圈所接电源电压按图乙所示规律变
