第4章 第2節(jié)　變壓器

1、.第2節(jié)變壓器學 習 目 標知 識 脈 絡1.理解變壓器的構造及幾種常見的變壓器.2.理解變壓器的工作原理及工作規(guī)律重點3.理解理想變壓器的原、副線圈中電壓、電流與匝數(shù)的關系重點、難點4.理解理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率的關系重點、難點自 主 預 習探 新 知知識梳理一、變壓器的構造和原理1變壓器的構造1變壓器：能升高電壓或降低電壓的設備稱為變壓器2構造：如圖421甲所示，變壓器主要由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個或兩個以上的線圈繞組組成，其中鐵芯由外表涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成，線圈一般用高強度的漆包線繞制在電路中，變壓器的符號如圖421乙所示甲乙圖421原線圈：與電源相連的線圈

2、，也叫初級線圈，其兩端電壓叫輸入電壓，用符號U1表示副線圈：與負載相連的線圈，也叫次級線圈，其兩端電壓叫輸出電壓，用符號U2表示3種類：變壓器分為升壓變壓器和降壓變壓器兩種2變壓器的工作原理1工作原理：當原線圈兩端加上交變電壓時，就有交變電流通過原線圈，并在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁場，鐵芯中就有變化的磁通量，這個變化的磁通量同樣會穿過副線圈，并在副線圈兩端產(chǎn)生感應電動勢2理想變壓器：假如變壓器在傳輸電能的過程中損失的能量很小，可以忽略不計，這種變壓器就叫做理想變壓器二、理想變壓器電壓與匝數(shù)的關系及自耦變壓器1電壓與匝數(shù)的關系：.2電流與匝數(shù)的關系：.3自耦變壓器1它只有一個線圈，這個線圈可以作為原線

3、圈接電源，線圈的一部分作為副線圈接負載，成為降壓變壓器；也可以反過來使用，將線圈的一部分接電源，整個線圈接負載，成為升壓變壓器自耦變壓器的工作原理和一般雙繞組變壓器一樣，原、副線圈兩端的電壓之比等于匝數(shù)比2可調(diào)自耦變壓器的最大優(yōu)點是可以連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓；缺點是低壓端和高壓端直接有電的聯(lián)絡，使用不夠平安根底自測考慮判斷1變壓器是利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了電能向磁場能再到電能的轉化2變壓器對恒定電流也能變壓3不計電能損耗的變壓器為理想變壓器4升壓變壓器的副線圈電壓高、電流大5對于兩個副線圈的變壓器，電壓比仍與匝數(shù)成正比6自耦變壓器只有升壓作用7自耦變壓器的優(yōu)點是使用平安合作探究1變壓器的鐵芯為什么是閉合的

4、，而且由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成？【提示】在變壓器中采用閉合鐵芯的目的是為了防止漏磁變壓器的線圈中通過交變電流時，鐵芯中將產(chǎn)生很大的渦電流，不僅損耗了大量的能量，甚至還可能燒毀這些設備為了減小渦電流及其損失，通常采用疊合起來的硅鋼片代替整塊鐵芯，并使硅鋼片平面與磁感應線平行一方面由于硅鋼片本身的電阻率較大，另一方面各片之間涂有絕緣漆或附有天然的絕緣氧化層，把渦流限制在各薄片內(nèi)，使渦流大為減小，從而減少了電能的損耗2升壓變壓器副線圈與原線圈相比，線圈匝數(shù)、電壓、電流和導線粗細有何不同？【提示】升壓變壓器副線圈匝數(shù)多、電壓升高、電流降低、導線細合 作 探 究攻 重 難變壓器的構造和原理1.理想變

5、壓器有什么特點 1沒有漏磁，即通過原、副線圈的每一匝的磁通量都一樣；2原、副線圈沒有電阻，即忽略原副線圈中的焦耳熱損耗銅損；3鐵芯中無磁損耗，也不產(chǎn)生渦流；4原、副線圈的感抗均趨于無窮大，從而空載電流趨于0.2變壓器的工作原理圖422變壓器的變壓原理是電磁感應如圖422所示，當原線圈上加交流電壓U1時，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應電動勢假如副線圈是閉合的，那么副線圈中將產(chǎn)生交變的感應電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，在原、副線圈中同樣要引起感應電動勢由于互感現(xiàn)象，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過磁場從原線圈傳遞到副線圈其能量轉換方式為原線圈

6、電能磁場能副線圈電能多項選擇關于變壓器的構造和工作原理，以下說法正確的選項是A原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能B鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險C變壓器不改變交流電的頻率D當原線圈接入大小不斷變化的直流電時，副線圈也有電壓輸出ACD閉合鐵芯的導磁才能比真空或空氣強得多，當原、副線圈繞在同一閉合鐵芯上時，原線圈產(chǎn)生的磁場幾乎全部沿鐵芯通過副線圈，漏到空氣中的磁場很少，因此可以有效地將原線圈中的電能傳遞到副線圈中，應選項A正確；假設用整塊金屬做鐵芯，當通過它的磁通量發(fā)生變化時，就會在鐵芯中產(chǎn)生感應電流，導致鐵芯發(fā)熱，燒壞變壓器，同時大大

7、降低了電能的傳輸效率，應選項B錯誤；對于正弦交流電，鐵芯中磁通量的變化率等于原線圈中交變電流的變化率，在副線圈中，感應電動勢正比于磁通量的變化率，因此感應電動勢隨著磁通量變化率的變化而變化，所以副線圈輸出交流電的頻率等于輸入交流電的頻率，所以選項C正確；由法拉第電磁感應定律知道，只要輸入原線圈的電流發(fā)生變化，穿過副線圈的磁通量就發(fā)生變化，在副線圈中就有感應電動勢產(chǎn)生，應選項D正確對變壓器的理解1變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用2變壓器的兩個線圈之間通過磁場聯(lián)絡在一起，兩個線圈間是絕緣的3變壓器不能改變交變電流的頻率4假設直流電的電壓是隨時間變化的，也可以用變壓器改變電壓5原、副線

8、圈的感抗均趨于無窮大，從而空載電流趨于零針對訓練1.多項選擇如圖423是一個理想變壓器的示意圖，在它正常工作時關于其說法正確的選項是A副線圈中的電動勢是因為電磁感應而產(chǎn)生的B輸送的電能經(jīng)變壓器先轉化為磁場能，再轉化為電能C輸送的電能經(jīng)變壓器先轉化為電場能，再轉化為電能D輸送的電能經(jīng)變壓器的鐵芯直接傳輸過去圖423AB變壓器的原理是原線圈的電流發(fā)生變化，從而引起副線圈中磁通量變化，產(chǎn)生電動勢，故A正確；變壓器電能的輸送是電能經(jīng)變壓器先轉化為磁場能，再轉化為電能輸送到副線圈電路中，故B正確，C、D錯誤2多項選擇如圖424所示為汽油機中點火裝置的示意圖，它使用的是12 V直流電源，在變壓器的輸出端卻

9、可得到高達10 000 V的高壓，開關是自動控制的，欲使副線圈兩端得到一個高壓，應使【導學號：11452088】A開關總處于接通狀態(tài)B開關在接通時斷開C開關在斷開時接通D開關總處于斷開狀態(tài)圖424BC欲使副線圈兩端得到一個高壓，必須使變壓器鐵芯中的磁通量發(fā)生變化，即原線圈中的電流必須發(fā)生變化，只有在開關閉合、斷開瞬間原線圈中電流才有變化，應選B、C.理想變壓器與匝數(shù)的關系及自耦變壓器1.理想變壓器的變壓變流規(guī)律規(guī)律表示根據(jù)備注變壓規(guī)律En適于一個原線圈，多個副線圈的情況功率關系P入P出能量守恒適于理想變壓器變流規(guī)律U1I1U2I2適于一個原線圈一個副線圈n1I1n2I2n3I3U1I1U2I2

10、U3I3適于一個原線圈，多個副線圈2理想變壓器各物理量間的制約關系對于一個給定的理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)一定1輸入電壓決定輸出電壓：由，得U2U1.當U1不變時，U2也不會變，與負載電阻R多大及是否變化無關2輸出功率決定輸入功率：對理想變壓器P出P入3負載決定輸出電流：當U1一定時，U2也一定，對副線圈有I2，所以當R變化時，I2也隨之變化，即R變大，I2變??；R變小，I2變大4輸出電流決定輸入電流：由n1I1n2I2得I1I2，所以當I2變化時，I1也隨之變化即I2變大，I1變大；I2變小，I1也變小3自耦變壓器如圖425所示為自耦變壓器示意圖，其特點是鐵芯上只繞一個線圈圖甲中把整個線圈

11、做為原線圈，取一部分做為副線圈，可以降低電壓；圖乙中把一部分做為原線圈，把整個線圈做為副線圈，可以升高電壓圖425多項選擇如圖426所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)n11 100匝，副線圈匝數(shù)n2220匝交流電源的電壓u220sin 100t V，電阻R44 ，電壓表、電流表均為理想交流電表，那么以下說法正確的選項是圖426A副線圈中交變電流的頻率為50 HzB電壓表的示數(shù)為44 VC電流表A1的示數(shù)為0.2 AD電流表A2的示數(shù)為1.4 A思路點撥：解答此題時應把握以下三點：交流電表測量的是交變電流的有效值；理想變壓器不改變交變電流的頻率；原、副線圈中的電壓和電流的最大值、有效值都滿足理想變壓

12、器的電壓和電流關系ABC根據(jù)交流電源的電壓u220sin 100t V可知，該交流電源的電壓的最大值為220 V，電壓的有效值為220 V，頻率為50 Hz.變壓器可以改變交變電壓和交變電流的大小，但不改變交變電流的頻率，故副線圈中交變電流的頻率為50 Hz，選項A正確；交流電表的讀數(shù)為有效值，根據(jù)變壓器原、副線圈的電壓關系，得U244 V，即電壓表的示數(shù)為44 V，選項B正確；由歐姆定律得I21 A，根據(jù)變壓器原、副線圈的電流關系，得I10.2 A，即電流表A1的示數(shù)為0.2 A，A2的示數(shù)為1 A，選項C正確，D錯誤解決變壓器問題的常用方法思路1電壓思路：變壓器原、副線圈的電壓之比；當變壓

13、器有多個副線圈時.思路2功率思路：理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入P出，即P1P2；當變壓器有多個副線圈時P1P2P3.思路3電流思路：由I知，對只有一個副線圈的變壓器有；當變壓器有多個副線圈時n1I1n2I2n3I3.針對訓練3機床上的照明電燈用的電壓是36 V，是將220 V電壓經(jīng)變壓器降壓得到的假設電燈功率是40 W，可正常發(fā)光，那么該變壓器原、副線圈中的電流分別為A5.5 A,0.9 AB0.18 A,1.1 A C5.5 A,1.1 A D0.15 A,0.9 ABI2 A1.1 A又P1P2，那么I1 A0.18 A，故B正確4如圖427所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2

14、01，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220 V 60 W燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，那么【導學號：11452089】圖427A電流表的示數(shù)為 AB電源輸出功率為1 200 WC電流表的示數(shù)為 AD原線圈端電壓為11 VC由燈泡正常發(fā)光，可知副線圈電壓為220 V，由可知，原線圈電壓U120220 V4 400 V，D錯；又因輸入功率等于輸出功率，P1P260 W，故B錯；電流表讀數(shù)為有效值，原線圈中電流I1 A A，故A錯，C正確當 堂 達 標固 雙 基1多項選擇理想變壓器的原、副線圈中一定一樣的物理量有【導學號：11452090】A交流電的頻率B磁通量的變化率C功率 D交流電的峰值ABC理

15、想變壓器沒有漏磁，沒有能量損失，所以原、副線圈中磁通量變化率一樣，原、副線圈中功率一樣，B、C正確；變壓器能改變交流電的峰值但不改變交流電頻率，A正確，D錯誤2如圖428所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n241，當導體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時，電流表A1的示數(shù)為12 mA，那么電流表A2的示數(shù)為圖428A3 mA B0C48 mA D與負載R的值有關B當導體棒做勻速直線運動切割磁感線時，在原線圈中產(chǎn)生恒定不變的電流，鐵芯中產(chǎn)生的磁場是不變的，穿過副線圈的磁通量不變，不能在副線圈中產(chǎn)生感應電流3對于理想變壓器，以下說法中不正確的選項是A原線圈的輸入功率隨著副線圈的輸出功率增大而增大B原線圈的輸入電流隨著副線圈的輸出電流增大而增大C原線圈的電壓不隨副線圈的輸出電流變化而變化D當副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零D原線圈的電壓決定副線圈的電壓，即使副線圈開路也是如此，副線圈電壓在開路時也不會為零；原線圈的電流由副線圈的電流決定，當副線圈電流為零增大時，原線圈電流也為零增大；輸出功率決定輸入功率，輸出功率變大時，輸入功率也變大，且二者總相等，故不正確的選項為D.4一臺理想變壓器，其原線圈為2 200匝，副線圈為440匝，并接一個100 的負載電阻R，如圖429所示圖4291當原線圈接在44