高三物理一輪復(fù)習(xí) 32102：變壓器課件

1．變壓器的構(gòu)造：如圖10－2－1；變壓器是由

和繞在鐵芯上的

組成的．

(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫

線圈．

(2)副線圈：與

連接的線圈，也叫

線圈．兩個線圈閉合鐵芯初級次級負載第2講變壓器1．變壓器的構(gòu)造：如圖10－2－1；變壓器是由2．變壓器的原理：電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流的

、

在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化．變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生

，所以盡管兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流．

是變壓器工作的基礎(chǔ)．3．理想變壓器：沒有

的變壓器，即

功率等于

功率．4．理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系：原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈 的

之比，即

大小方向感應(yīng)電動勢互感現(xiàn)象能量損失輸入輸出匝數(shù)2．變壓器的原理：電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流

變壓器能否改變恒定電流的電壓？能否改變交流電的頻率？提示：(1)變壓器不能改變恒定電流的電壓．由變壓器的原理可知恒定電流通過原線圈時不能產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中的鐵芯中的磁通量就不會變化，副線圈中就不會有感應(yīng)電動勢．(2)變壓器也不能改變交流電的頻率，因為原、副線圈中磁通量的變化情況相同．5．幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器變壓器能否改變恒定電理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失

(2)沒有磁通量損失基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，公式：U1/U2＝n1/n2，與負載、線圈的多少無關(guān)電流關(guān)系(1)只有一個副線圈時：I1/I2＝n2/n1(2)有多個副線圈時：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率)制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失1．如圖10－2－2所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為10∶1.原線圈接電壓u＝310sin100πt(V)的交流電源，副線圈接兩個阻值均為R＝22Ω的負載電阻，電表均為理想電表，則下述結(jié)論正確的是(

) A．開關(guān)S斷開時，A表的示數(shù)為0.1A B．開關(guān)S斷開時，V表的示數(shù)為22V C．開關(guān)S閉合時，A表的示數(shù)為0.05A D．開關(guān)S閉合時，V表的示數(shù)為22V答案：BC1．如圖10－2－2所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為10∶【例1】(2009·四川，17)如圖10－2－3甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C為電容器．已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則(

)圖10－2－3【例1】(2009·四川，17)如圖10－2－3甲所示，理A．交流電的頻率為0.02Hz B．原線圈輸入電壓的最大值為200VC．電阻R2的電功率約為6.67W D．通過R3的電流始終為零解析：從圖象中可以看出，交流電的周期為0.02s，所以頻率為50Hz，A項錯誤；R1兩端電流的有效值為A，所以副線圈兩端電壓的有效值U2＝I1R1＝10V；原線圈兩端的電壓U1＝U2＝100V，B項錯誤；R2的電功率，C項正確；由于副線圈兩端電壓變化，電容器兩極板電壓變化，故有電流通過R3.答案：CA．交流電的頻率為0.02Hz B．原1－1

如圖10－2－4所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器．若已知變壓比為1000∶1，變流比為100∶1，并且知道電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，則輸電線的輸送功率為(

) A．2.2×103W B．2.2×10－2W C．2.2×108W D．2.2×104W解析：本題考查變壓器及功率的知識．由變壓比求得輸電線電壓U＝2.2×104V，由變流比求得輸電線電流I＝1×104A，所以輸送功率P＝UI＝2.2×108W，C對．答案：C圖10－2－41－1如圖10－2－4所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互1－2如圖10－2－5所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1100匝，副線圈匝數(shù)n2＝220匝，交流電源的電壓u＝220sin100πt(V)，電阻R＝44Ω，電壓表、電流表為理想電表，則下列說法錯誤的是(

) A．交流電的頻率為50Hz B．電流表的示數(shù)為0.2A C．電流表的示數(shù)為A D．電壓表的示數(shù)為44V圖10－2－51－2如圖10－2－5所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1解析：由交流電源的電壓瞬時值表達式可知，ω＝100π，所以頻率A項說法正確；理想變壓器的電壓比等于線圈匝數(shù)比，即其中原線圈電壓的有效值U1＝220V，故D項說法正確；I2＝＝1A，故C項說法錯誤；由電流比與線圈匝數(shù)成反比，故B項說法正確．綜上所述，說法錯誤的是C項．答案：C解析：由交流電源的電壓瞬時值表達式可知，ω＝100π，所以頻【例2】如圖10－2－6所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2為定值電阻，滑動觸頭P可在R上滑動．V1、V2為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1、U2；A1、A2兩理想電流表的讀數(shù)分別為I1、I2.當(dāng)滑動觸頭P向下滑動且U1示數(shù)一直不變時，則下列推斷中正確的是(

) A．U2變大，I2變大 B．U2變小，I2變小

C．I1變小，R1兩端電壓變小 D．I1變大，R1兩端電壓變小【例2】如圖10－2－6所示，一理想變壓器原線圈接入一交流解析：對于理想變壓器在輸入電壓一定的條件下，輸出電壓也是一定的，即U2不變，A、B錯誤；當(dāng)P向下滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，負載電阻增大，故I2減小，所以R1兩端電壓減小，又因為理想變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化，故I1減小，C正確，D錯誤．答案：C圖10－2－6解析：對于理想變壓器在輸入電壓一定的條件下，輸出電壓也是一定2－1一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R.設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2.當(dāng)R增大時(

) A．I1減小，P1增大B．I1減小，P1減小

C．I2增大，P2減小D．I2增大，P2增大解析：考查理想變壓器及其相關(guān)知識．當(dāng)副線圈接的可調(diào)電阻R增大時，變壓器輸出功率P2減小，導(dǎo)致變壓器輸入功率P1減小，原線圈中電流I1減小，所以正確選項是B.答案：B2－1一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大2－2如圖10－2－7所示是一臺家用臺燈亮度調(diào)節(jié)原理圖，自耦變壓器接入正弦交流電壓，電流表、電壓表分別為理想交流電流表和理想交流電壓表．若將調(diào)壓端的滑動觸頭P向上移動，則(

) A．電壓表V的示數(shù)變大B．變壓器的輸出功率變大

C．電流表A的示數(shù)變小D．電流表A的示數(shù)變大解析：當(dāng)滑動觸頭P向上移動時，自耦變壓器“副線圈”匝數(shù)增大，可知“副線圈”兩端電壓增大，臺燈的功率變大，A、B正確；由于理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，且輸入電壓不變，故電流表示數(shù)變大，C錯誤、D正確．答案：ABD圖10－2－72－2如圖10－2－7所示是一臺家用臺燈亮度調(diào)節(jié)原理圖，自(1)關(guān)于理想變壓器的動態(tài)分析問題大致有兩種情況：①負載電阻不變，原、副線圈的電壓U1、U2，電流I1、I2，功率P1、P2隨匝數(shù)比變化而變化的情況；②匝數(shù)比不變，各量隨負載電阻的變化而變化的情況．(2)解決此類問題需注意以下兩點：①抓住變量與不變量原線圈的端電壓U1是不變的，其值由電源決定，與n1、n2無關(guān)．當(dāng)滑片靜止不動時，負載電阻不變．②搞清各物理量之間的相互制約關(guān)系U2由U1和匝數(shù)比決定；I1由I2和匝數(shù)比決定；P1由P2決定．(1)關(guān)于理想變壓器的動態(tài)分析問題大致有兩種情況：如圖10－2－8所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖．變壓器的輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓，不會有很大的波動，輸出電壓通過輸電線輸送給用戶．輸電線的電阻用R0表示，變阻器R表示用戶用電器的總電阻，當(dāng)滑動變阻器觸頭P向下移動時，下列說法不正確的是(

)A．相當(dāng)于在增加用電器的數(shù)目B．A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大C．V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大D．變壓器的輸入功率增大

圖10－2－8如圖10－2－8所示是街頭變壓器給用戶供電的示意圖．變壓器的錯解1

不清楚滑動變阻器阻值變化與負載的關(guān)系，認為R減小負載減小，即用電器的數(shù)目減少，錯選A項．錯解2

不清楚變壓器電流、電壓的因果關(guān)系，認為由輸入決定輸出，所謂的“送多少用多少”，則錯選B項而漏選C項．

【錯因分析】錯解1不清楚滑動變阻器阻值變化與負載的關(guān)系，認為R減小負載解析：當(dāng)滑動變阻器觸頭P向下移動時，用電器的總電阻減小，相當(dāng)于并聯(lián)的用電器數(shù)目增加，同時變壓器的輸入功率增大，A、D兩項對；電網(wǎng)供電是“用多少供多少”，輸出電流增大則輸入電流增大，B項正確；但變壓器的輸出電壓則由輸入電壓決定，當(dāng)輸入電壓和變壓器的匝數(shù)比一定時，輸出電壓一定，C項錯．答案：C【正確解答】解析：當(dāng)滑動變阻器觸頭P向下移動時，用電器的總電阻減小，相當(dāng)對理想變壓器，要注意以下幾點：(1)在理想變壓器中，副線圈的端電壓U2由輸入電壓U1和匝數(shù)比n2/n1共同決定，與負載電阻大小無關(guān)．(2)電網(wǎng)送電遵循“用多少送多少”的原則，原線圈中的輸入電流I1是由副線圈中的輸出電流I2決定的，原、副線圈各一個繞組時

，副線圈有多個繞組時由P入＝P出的功率關(guān)系來確定．【糾錯心得】點擊此處進入作業(yè)手冊對理想變壓器，要注意以下幾點：(1)在理想變壓器中，副線圈的1．變壓器的構(gòu)造：如圖10－2－1；變壓器是由

和繞在鐵芯上的

組成的．

(1)原線圈：與交流電源連接的線圈，也叫

線圈．

(2)副線圈：與

連接的線圈，也叫

線圈．兩個線圈閉合鐵芯初級次級負載第2講變壓器1．變壓器的構(gòu)造：如圖10－2－1；變壓器是由2．變壓器的原理：電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流的

、

在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化．變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生

，所以盡管兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流．

是變壓器工作的基礎(chǔ)．3．理想變壓器：沒有

的變壓器，即

功率等于

功率．4．理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系：原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈 的

之比，即

大小方向感應(yīng)電動勢互感現(xiàn)象能量損失輸入輸出匝數(shù)2．變壓器的原理：電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流

變壓器能否改變恒定電流的電壓？能否改變交流電的頻率？提示：(1)變壓器不能改變恒定電流的電壓．由變壓器的原理可知恒定電流通過原線圈時不能產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中的鐵芯中的磁通量就不會變化，副線圈中就不會有感應(yīng)電動勢．(2)變壓器也不能改變交流電的頻率，因為原、副線圈中磁通量的變化情況相同．5．幾種常用的變壓器(1)自耦變壓器——調(diào)壓變壓器變壓器能否改變恒定電理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失

(2)沒有磁通量損失基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率P入＝P出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，公式：U1/U2＝n1/n2，與負載、線圈的多少無關(guān)電流關(guān)系(1)只有一個副線圈時：I1/I2＝n2/n1(2)有多個副線圈時：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋Innn頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率)制約關(guān)系電壓副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定功率原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定電流原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系理想變壓器(1)沒有能量損失1．如圖10－2－2所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為10∶1.原線圈接電壓u＝310sin100πt(V)的交流電源，副線圈接兩個阻值均為R＝22Ω的負載電阻，電表均為理想電表，則下述結(jié)論正確的是(

) A．開關(guān)S斷開時，A表的示數(shù)為0.1A B．開關(guān)S斷開時，V表的示數(shù)為22V C．開關(guān)S閉合時，A表的示數(shù)為0.05A D．開關(guān)S閉合時，V表的示數(shù)為22V答案：BC1．如圖10－2－2所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為10∶【例1】(2009·四川，17)如圖10－2－3甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C為電容器．已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則(

)圖10－2－3【例1】(2009·四川，17)如圖10－2－3甲所示，理A．交流電的頻率為0.02Hz B．原線圈輸入電壓的最大值為200VC．電阻R2的電功率約為6.67W D．通過R3的電流始終為零解析：從圖象中可以看出，交流電的周期為0.02s，所以頻率為50Hz，A項錯誤；R1兩端電流的有效值為A，所以副線圈兩端電壓的有效值U2＝I1R1＝10V；原線圈兩端的電壓U1＝U2＝100V，B項錯誤；R2的電功率，C項正確；由于副線圈兩端電壓變化，電容器兩極板電壓變化，故有電流通過R3.答案：CA．交流電的頻率為0.02Hz B．原1－1

如圖10－2－4所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互感器，乙是電流互感器．若已知變壓比為1000∶1，變流比為100∶1，并且知道電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，則輸電線的輸送功率為(

) A．2.2×103W B．2.2×10－2W C．2.2×108W D．2.2×104W解析：本題考查變壓器及功率的知識．由變壓比求得輸電線電壓U＝2.2×104V，由變流比求得輸電線電流I＝1×104A，所以輸送功率P＝UI＝2.2×108W，C對．答案：C圖10－2－41－1如圖10－2－4所示，L1和L2是輸電線，甲是電壓互1－2如圖10－2－5所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1100匝，副線圈匝數(shù)n2＝220匝，交流電源的電壓u＝220sin100πt(V)，電阻R＝44Ω，電壓表、電流表為理想電表，則下列說法錯誤的是(

) A．交流電的頻率為50Hz B．電流表的示數(shù)為0.2A C．電流表的示數(shù)為A D．電壓表的示數(shù)為44V圖10－2－51－2如圖10－2－5所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1解析：由交流電源的電壓瞬時值表達式可知，ω＝100π，所以頻率A項說法正確；理想變壓器的電壓比等于線圈匝數(shù)比，即其中原線圈電壓的有效值U1＝220V，故D項說法正確；I2＝＝1A，故C項說法錯誤；由電流比與線圈匝數(shù)成反比，故B項說法正確．綜上所述，說法錯誤的是C項．答案：C解析：由交流電源的電壓瞬時值表達式可知，ω＝100π，所以頻【例2】如圖10－2－6所示，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2為定值電阻，滑動觸頭P可在R上滑動．V1、V2為理想電壓表，讀數(shù)分別為U1、U2；A1、A2兩理想電流表的讀數(shù)分別為I1、I2.當(dāng)滑動觸頭P向下滑動且U1示數(shù)一直不變時，則下列推斷中正確的是(

) A．U2變大，I2變大 B．U2變小，I2變小

C．I1變小，R1兩端電壓變小 D．I1變大，R1兩端電壓變小【例2】如圖10－2－6所示，一理想變壓器原線圈接入一交流解析：對于理想變壓器在輸入電壓一定的條件下，輸出電壓也是一定的，即U2不變，A、B錯誤；當(dāng)P向下滑動時，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，負載電阻增大，故I2減小，所以R1兩端電壓減小，又因為理想變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化，故I1減小，C正確，D錯誤．答案：C圖10－2－6解析：對于理想變壓器在輸入電壓一定的條件下，輸出電壓也是一定2－1一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可調(diào)電阻R.設(shè)原線圈的電流為I1，輸入功率為P1，副線圈的電流為I2，輸出功率為P2.當(dāng)R增大時(

) A．I1減小，P1增大B．I1減小，P1減小

C．I2增大，P2減小D．I2增大，P2增大解析：考查理想變壓器及其相關(guān)知識．當(dāng)副線圈接的可調(diào)電阻R增大時，變壓器輸出功率P2減小，導(dǎo)致變壓器輸入功率P1減小，原線圈中電流I1減小，所以正確選項是B.答案：B2－1一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大2－2如圖10－2－7所示是一臺家用臺燈亮度調(diào)節(jié)原理圖，自耦變壓器接入正弦交流電壓，電流表、電壓表分別為理想交流電流表和理想交流電壓表．若將調(diào)壓端的滑動觸頭P向上移動，則(

) A．電壓表V的示數(shù)變大B．變壓器的輸出功率變大

C．電流表A的示數(shù)變小D．電流表A的示數(shù)變大解析：當(dāng)滑動觸頭P向上移動時，自耦變壓器“副線圈”匝數(shù)增大，可知“副線圈”兩端電壓增大，臺燈的功率變大，A、B正確；由于理想變壓器輸入功率與輸出功率相等，且輸入電壓不變，故電流表示數(shù)變大，C錯誤、D正確．答案：ABD圖10－2－72－2如圖10－2－7所示是一臺家用臺燈亮度調(diào)節(jié)原理圖，自(1)關(guān)于理想變壓器的動態(tài)分析問題大致有兩種情況：①負載電阻不變，原、副線圈的電壓U1、U2，電流I1、I2，功率P1、P2隨匝數(shù)比變化而變化的情況；②匝數(shù)比不變，各量隨負載電阻的變化而