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1、第第4课时变压器课时变压器研究选考研究选考把握考情把握考情知识知识内容内容变压器变压器考试要求考试要求加试加试c教学教学要求要求1.知道变压器的基本结构及符号，会区分原、副线圈知道变压器的基本结构及符号，会区分原、副线圈2.了解变压器的工作原理，知道变压器不能改变直流电压的原因了解变压器的工作原理，知道变压器不能改变直流电压的原因3.掌握理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系掌握理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系4.了解变压器的应用了解变压器的应用5.了解变压器能量损耗的原因，知道理想变压器的输入功率等于输出功率了解变压器能量损耗的原因，知道理想变压器的输入功率等于输出功率6.知道理想变压
2、器的原、副线圈中电流与匝数的关系知道理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系7.会应用电压与线圈匝数、电流与线圈匝数的关系解决简单的问题会应用电压与线圈匝数、电流与线圈匝数的关系解决简单的问题说明说明不要求分析、计算两个及以上副线圈和有两个磁路的变压器问题不要求分析、计算两个及以上副线圈和有两个磁路的变压器问题知识点一变压器的构造和原理知识点一变压器的构造和原理基基 础础 梳梳 理理1.变压器的构造：变压器的构造：由由闭闭合合铁铁芯芯和和绕绕在在铁铁芯芯上上的的两两个个线线圈圈组组成成。与与_相相连连接接的的线线圈圈叫叫原原线线圈圈(匝匝数数用用n1表表示示，又又叫叫做做_)，与与_相相连连的
3、的另另一一个个线线圈圈叫叫副副线线圈圈(匝匝数数用用n2表示，又叫做表示，又叫做_)，两个线圈都绕在，两个线圈都绕在_上。如图上。如图1所示。所示。交流电源交流电源初级线圈初级线圈负载负载次级线圈次级线圈闭合铁芯闭合铁芯图12.变变压压器器的的工工作作基基础础是是_。因因此此变变压压器器只只对对_的的电电流流起起作作用用，对对_电流不起作用。电流不起作用。(后两空选填后两空选填“变化变化”或或“恒定恒定”)互感现象互感现象变化变化恒定恒定1.对对变变压压器器工工作作原原理理的的理理解解。如如图图2所所示示，当当原原线线圈圈上上加加交交流流电电压压U1时时，原原线线圈圈中中就就有有交交变变电电流
4、流，它它在在铁铁芯芯中中产产生生交交变变的的磁磁通通量量，在在副副线线圈圈中中要要产产生生感感应应电电动动势势U2。如如果果副副线线圈圈是是闭闭合合的的，则则副副线线圈圈中中将将产产生生交交变变的的感感应应电电流流，原原、副副线线圈圈间间虽虽然然不不相相连连，电电能能却却可可以以通通过过磁磁场场从从原原线线圈圈传传递递到到副副线线圈圈。其其能能量量转转换换方方式式为为：原原线线圈圈电能电能磁场能磁场能副线圈电能。副线圈电能。要要 点点 精精 讲讲图2(1)原线圈在其所处回路中充当负载。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。副线圈在其所处回路中充当电源。2.原、副线圈
5、的地位原、副线圈的地位A.3mAB.0C.48mAD.与负载与负载R的值有关的值有关解解析析导导体体棒棒向向左左匀匀速速切切割割磁磁感感线线时时，在在线线圈圈n1中中通通过过的的是是恒恒定定电电流流，不不能能引引起起穿穿过过线线圈圈n2的的磁磁通通量量变变化化，在在副副线线圈圈n2上上无无感感应应电电动动势势出出现现，所所以以电电流流表表A2中中无无电电流流通过。故选项通过。故选项B正确。正确。答案答案B【例例1】 如如图图3所所示示，理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比为为n1n241，当当导导体体棒棒在在匀匀强强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表磁场中向左做匀速
6、直线运动切割磁感线时，电流表的示数是的示数是12mA，则电流表，则电流表的示数为的示数为()图3名名师师点点睛睛本本题常常见错误是是忽忽略略了了变压器器的的工工作作条条件件，只只有有原原线圈圈中中的的电流流是是变化化的，才能引起副的，才能引起副线圈中的磁通量圈中的磁通量发生生变化，化，产生感生感应电动势。知识点二理想变压器电压与匝数的关系知识点二理想变压器电压与匝数的关系1.理想变压器：理想变压器：没有没有_损失的变压器。损失的变压器。基基 础础 梳梳 理理3.降压变压器：降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压副线圈的电压比原线圈的电压_的变压器。的变压器。4.升压变压器：升压变压器：副线圈的
7、电压比原线圈的电压副线圈的电压比原线圈的电压_的变压器。的变压器。能量能量低低高高要要 点点 精精 讲讲1.理想变压器的特点理想变压器的特点理理想想变变压压器器的的理理想想化化条条件件一一般般指指的的是是：忽忽略略原原、副副线线圈圈内内阻阻上上的的分分压压，忽忽略略原原、副副线线圈圈磁磁通通量量的的差差别别，忽忽略略变变压压器器自自身身的的能能量量损损耗耗。实实际际变变压压器器一一般般可可看看成成理理想想变变压压器。器。2.对理想变压器对理想变压器“变压变压”原理的理解原理的理解【例【例2】 如图中，可以将电压升高给电灯供电的变压器是如图中，可以将电压升高给电灯供电的变压器是()解解析析变变压
8、压器器只只能能对对交交变变电电流流实实现现变变压压，不不能能对对直直流流变变压压，故故选选项项A、D错错误误；由由于于电电压压与与变变压压器器线线圈圈匝匝数数成成正正比比，副副线线圈圈匝匝数数多多于于原原线线圈圈的的变变压压器器才才能能实实现现升升压压，所以选项所以选项B错误，错误，C正确。正确。答案答案C【跟跟踪踪训训练练1】 某某型型号号家家用用交交流流稳稳压压器器中中，变变压压器器的的原原、副副线线圈圈都都带带有有滑滑动动触触头头，如如图图4所所示示，当当变变压压器器输输入入电电压压发发生生变变化化时时，可可通通过过向向上上、向向下下调调节节P1、P2的的位位置置，使使输输出出电电压压稳
9、稳定定在在220V。现现发发现现输输出出电电压压低低于于220V，欲欲通通过过调调节节P1、P2的的位位置置使使输输出出电压稳定在电压稳定在220V，下列措施可行的是，下列措施可行的是()图4A.保持保持P1不动，将不动，将P2向上移向上移B.保持保持P2不动，将不动，将P1向下移向下移C.将将P1向上移，同时向上移，同时P2向下移向下移D.将将P1向下移，同时向下移，同时P2向上移向上移答案答案ABD【跟跟踪踪训训练练2】 将将输输入入电电压压为为220V，输输出出电电压压为为6V的的变变压压器器，改改装装成成输输出出电电压压为为30V的的变变压压器器，副副线线圈圈原原来来的的匝匝数数为为3
10、0匝匝，原原线线圈圈的的匝匝数数不不变变，则则副副线线圈圈应应增增加加的的匝匝数为数为()A.150匝匝B.144匝匝C.130匝匝D.120匝匝答案答案D知识点三理想变压器中的功率关系及电流关系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：理想变压器的特点：(1)变压器铁芯内无变压器铁芯内无_；无；无_损失。损失。(2)原、副线圈不计原、副线圈不计_ ，即无能量损失。，即无能量损失。实际变压器实际变压器(特别是大型变压器特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器。一般可以看成理想变压器。2.功率关系：功率关系： _ 。基基 础础 梳梳 理理漏磁漏磁发热发热内阻内阻P入入=P出出
11、I2U2要要 点点 精精 讲讲要点要点1对理想变压器规律的理解对理想变压器规律的理解2.变变压压器器能能改改变变交交变变电电压压、交交变变电电流流，但但不不能能改改变变功功率率和和交交变变电电流流的的频频率率，输输入入功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。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变压器的电流关系也是有效值(或最大值或最大值)间的关系。间的关系。【例例3】 如如图图5所所示示，理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈匝匝数数之之比比为为201，原原线线圈圈接接正正弦弦交交流流电电源源，副
12、线圈接入副线圈接入“200V60W”灯泡一只且灯泡正常发光。则灯泡一只且灯泡正常发光。则()A.电流表的示数为电流表的示数为0.015AB.电源输出功率为电源输出功率为1200WC.电流表的示数为电流表的示数为6AD.原线圈端电压为原线圈端电压为10V图5答案答案A【跟跟踪踪训训练练3】 理理想想变变压压器器连连接接电电路路如如图图6甲甲所所示示，已已知知原原、副副线线圈圈匝匝数数比比为为101，当当输入电压波形如图乙时，电流表读数为输入电压波形如图乙时，电流表读数为2A，则，则()图6A.电压表读数为电压表读数为282VB.电压表读数为电压表读数为28.2VC.输入功率为输入功率为56.4W
13、D.输入功率为输入功率为40W答案答案D要点要点2理想变压器中各量的制约关系和动态分析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理想变压器工作时各量的制约关系(2)功率制约：功率制约：P出出决定决定P入入，P出出增大，增大，P入入增大；增大；P出出减小，减小，P入入减小，减小，P出出为为0，P入入为为0。2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原原、副副线线圈圈匝匝数数比比不不变变，分分析析各各物物理理量量随随负负载载电电阻阻变变化化而而变变化化的的情情况况，进进行行动动态分析的顺序是态分析的顺序是RI2P2P1I1。(
14、2)负负载载电电阻阻不不变变，分分析析各各物物理理量量随随匝匝数数之之比比的的变变化化而而变变化化的的情情况况，进进行行动动态态分分析析的顺序是的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1。特特别别提提醒醒(1)理理想想变压器器将将电能能由由原原线圈圈传给副副线圈圈时总是是“量量出出为入入”，即即用用户消耗多少，原消耗多少，原线圈就提供多少，因而圈就提供多少，因而输出功率决定出功率决定输入功率。入功率。(2)可可以以把把理理想想变压器器的的副副线圈圈看看作作给用用户供供电的的无无阻阻电源源，对负载电路路进行行动态分析分析时，可以参照直流，可以参照直流电路路动态分析的方法。分析的方法。【例例4】 如如
15、图图7所所示示为为一一理理想想变变压压器器，K为为单单刀刀双双掷掷开开关关，P为为滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑动动触触头头，U1为加在原线圈上的电压，则为加在原线圈上的电压，则()图7A.保持保持U1及及P的位置不变，的位置不变，K由由a合到合到b时，时，I1将增大将增大B.保持保持P的位置及的位置及U1不变，不变，K由由b合到合到a时，时，R消耗的功率将减小消耗的功率将减小C.保持保持U1不变，不变，K合在合在a处，使处，使P上滑，上滑，I1将增大将增大D.保持保持P的位置不变，的位置不变，K合在合在a处，若处，若U1增大，增大，I1将增大将增大答案答案ABD知识点四 实验：探究变压器线圈两
16、端的电压与匝数的关系1.实验目的实验目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系。：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系。2.实实验验原原理理：原原线线圈圈通通过过电电流流时时，铁铁芯芯中中产产生生磁磁场场，由由于于交交变变电电流流的的大大小小和和方方向向都都在在不不断断变变化化，铁铁芯芯中中的的磁磁场场也也在在不不断断的的变变化化，变变化化的的磁磁场场在在副副线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势，副副线线圈圈中中就就存存在在输输出出电电压压，本本实实验验通通过过改改变变原原、副副线线圈圈匝匝数数，探探究究原原、副副线圈的电压与匝数的关系。线圈的电压与匝数的关系。3.实实验验器器材材：两两只
17、只多多用用电电表表(或或两两只只交交直直流流数数字字电电压压表表)、学学生生电电源源(低低压压交交流流电电源源)、开关、可拆变压器、导线若干。开关、可拆变压器、导线若干。要点精讲要点精讲4.实验步骤实验步骤(1)按按如如图图8所所示示连连接接好好电电路路，将将两两个个多多用用电电表表调调到到交交流流电电压压挡挡，并并记记录录两两个个线线圈圈的的匝数。匝数。图8(2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。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。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)保保持持电电压压、原原线
18、线圈圈的的匝匝数数不不变变，多多次次改改变变副副线线圈圈的的匝匝数数，记记录录下下每每次次的的副副线线圈圈匝数和对应的电压值。匝数和对应的电压值。5.数据记录与处理数据记录与处理6.结论结论：原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等。：原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等。7.误差分析误差分析(1)实验变压器存在各种损耗。实验变压器存在各种损耗。(2)交流电表的读数存在误差。交流电表的读数存在误差。次序次序n1(匝匝)n2(匝匝)n1n2U1(V)U2(V)U1U212348.注意事项注意事项(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。在改变学生电源电压、线圈匝数前
19、均要先断开开关，再进行操作。(2)为为了了人人身身安安全全学学生生电电源源的的电电压压不不能能超超过过12V，不不能能用用手手接接触触裸裸露露的的导导线线和和接接线线柱。柱。(3)为为了了多多用用电电表表的的安安全全，使使用用交交流流电电压压挡挡测测电电压压时时，先先用用最最大大量量程程挡挡试试测测，大大致致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。【例例5】 在在“探探究究变变压压器器线线圈圈两两端端的的电电压压与与匝匝数数的的关关系系”的的实实验验中中，实实验验室室中中备备有有下下列可供选择的器材：列可供选择的器材：A.可拆变压器可拆变压器(铁芯、两个
20、已知匝数的线圈铁芯、两个已知匝数的线圈)B.条形磁铁条形磁铁C.直流电源直流电源D.多用电表多用电表E.开关、导线若干开关、导线若干上上述述器器材材在在本本实实验验中中不不必必用用到到的的是是_(填填器器材材前前的的序序号号)，本本实实验验中中还还需需用用到到的的器材有器材有_。答案答案BC低压交流电源低压交流电源【例例6】 做做“探探究究变变压压器器线线圈圈两两端端的的电电压压与与匝匝数数的的关关系系”实实验验时时，原原线线圈圈接接在在学学生生电电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是源上，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，电表用直流电压挡原线
21、圈接直流电压，电表用直流电压挡B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡原线圈接直流电压，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，电表用交流电压挡原线圈接交流电压，电表用交流电压挡解解析析副副线线圈圈上上的的感感应应电电动动势势是是通通过过两两个个线线圈圈间间的的互互感感现现象象产产生生的的，所所以以原原线线圈圈上上的电流应该是变化的，应为交流电流，电压为交流电压，故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。正确。答案答案 D1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的
22、是()A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变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原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解解析析通通有有正正弦弦交交变变电电流流的的原原线线圈圈产产生生的的磁磁场场是是变变化化的的，由由于于面面积积S不不变变，故故磁磁通通量量变变化化，A错错误误；因因理理想想变变压压器器无无漏漏磁磁，故故B错错误误；由由互互感感现现象象知知C正正确确；原原线线
23、圈圈中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。错误。答案答案C2.理想变压器原、副线圈匝数比为理想变压器原、副线圈匝数比为51，正常工作时，下列说法正确的是，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、输出功率之比为原、副线圈的输入
24、、输出功率之比为11解解析析对对理理想想变变压压器器，无无磁磁通通量量损损失失，因因而而穿穿过过两两个个线线圈圈的的磁磁通通量量相相等等，磁磁通通量量变变化化率率也也相相等等，因因而而每每匝匝线线圈圈产产生生的的感感应应电电动动势势相相等等，所所以以电电压压与与匝匝数数成成正正比比，A、C正确，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，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。正确。答案答案ACD3.如如图图9甲甲所所示示，理理想想变变压压器器的的原原线线圈圈电电路路中中装装有有0.5A的的保保险险丝丝L，原原线线圈圈匝匝数数n1600匝匝，副副
25、线线圈圈匝匝数数n2120匝匝。当当原原线线圈圈接接在在如如图图乙乙所所示示的的交交流流电电源源上上，要要使使整整个个电电路路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接和用电器正常工作，则副线圈两端可以接()图9A.阻值为阻值为12的电阻的电阻B.并联两盏并联两盏“36V40W”的灯泡的灯泡C.工作频率为工作频率为10Hz的用电设备的用电设备D.耐压值为耐压值为36V的电容器的电容器答案答案B4.如如图图10，将将额额定定电电压压为为60V的的用用电电器器，通通过过一一理理想想变变压压器器接接在在正正弦弦交交变变电电源源上上。闭闭合合开开关关S后后，用用电电器器正正常常工工作作，交交流流电电压压表表
26、和和交交流流电电流流表表(均均为为理理想想电电表表)的的示示数数分分别别为为220V和和2.2A。以下判断正确的是。以下判断正确的是()图10A.变压器输入功率为变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比变压器原、副线圈匝数比n1：n2113答案答案BD5.如如图图11所所示示，理理想想变变压压器器原原线线圈圈接接一一交交流流电电源源，副副线线圈圈回回路路中中有有一一定定值值电电阻阻R和和两个小灯泡两个小灯泡L1、L2，最初开关，最初开关S是断开的，现闭合开关
27、是断开的，现闭合开关S，则，则()图11A.副线圈两端电压变大副线圈两端电压变大B.小灯泡小灯泡L1变亮变亮C.交流电流表交流电流表A1示数变大示数变大D.电阻电阻R中的电流变小中的电流变小解解析析闭闭合合开开关关S，副副线线圈圈两两端端电电压压不不变变，选选项项A错错误误；同同时时副副线线圈圈回回路路中中总总电电阻阻变变小小，所所以以副副线线圈圈输输出出电电流流变变大大，电电阻阻R中中的的电电流流变变大大，小小灯灯泡泡L1两两端端电电压压降降低低，小小灯灯泡泡L1变变暗暗，选选项项B、D错错误误；由由于于原原、副副圈圈匝匝数数比比一一定定，当当副副线线圈圈的的输输出出电电流流增大时，原线圈的输入电流也增大，所以交流电流表增大时，原线圈的输入电流也增大，所以交流电流表A1示数变大，选项示数变大，选项C正确。正确。答案答案C
