还剩14页未读，继续阅读
本资源只提供10页预览，全部文档请下载后查看！喜欢就下载吧，查找使用更方便
文本内容:
第4课时 变压器[研究选考·把握考情]知识内容变压器考试要求加试c教学要求
1.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
3.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
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
6.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知识点一 变压器的构造和原理[基础梳理]
1.变压器的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相连接的线圈叫原线圈匝数用n1表示，又叫做初级线圈，与负载相连的另一个线圈叫副线圈匝数用n2表示，又叫做次级线圈，两个线圈都绕在闭合铁芯上如图1所示图
12.变压器的工作基础是互感现象因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用后两空选填“变化”或“恒定”[要点精讲]
1.对变压器工作原理的理解如图2所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在副线圈中要产生感应电动势U2如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈其能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能图
22.原、副线圈的地位1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【例1】如图3所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12mA，则电流表的示数为 图3A.3mA B.0C.48mAD.与负载R的值有关解析 导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以电流表A2中无电流通过故选项B正确答案 B名师点睛 本题常见错误是忽略了变压器的工作条件，只有原线圈中的电流是变化的，才能引起副线圈中的磁通量发生变化，产生感应电动势知识点二 理想变压器电压与匝数的关系[基础梳理]
1.理想变压器没有能量损失的变压器
2.电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝
3.降压变压器副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器
4.升压变压器副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器[要点精讲]
1.理想变压器的特点理想变压器的理想化条件一般指的是忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗实际变压器一般可看成理想变压器
2.对理想变压器“变压”原理的理解变压器的工作基础是互感现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率相等若原线圈匝数为n1，则U1＝n1；副线圈匝数为n2，则U2＝n2，所以＝【例2】如图中，可以将电压升高给电灯供电的变压器是 解析 变压器只能对交变电流实现变压，不能对直流变压，故选项A、D错误；由于电压与变压器线圈匝数成正比，副线圈匝数多于原线圈的变压器才能实现升压，所以选项B错误，C正确答案 C【跟踪训练1】某型号家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动触头，如图4所示，当变压器输入电压发生变化时，可通过向上、向下调节P
1、P2的位置，使输出电压稳定在220V现发现输出电压低于220V，欲通过调节P
1、P2的位置使输出电压稳定在220V，下列措施可行的是 图4A.保持P1不动，将P2向上移B.保持P2不动，将P1向下移C.将P1向上移，同时P2向下移D.将P1向下移，同时P2向上移解析 设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2，原、副线圈匝数分别为n
1、n2；现输出电压低于220V，要调高U2，根据变压器的工作原理，＝，则U2＝U1，增大U2的方法可以增大n2，A正确，也可以减小n1，B正确，还可以增大n2的同时减小n1，D正确答案 ABD【跟踪训练2】将输入电压为220V，输出电压为6V的变压器，改装成输出电压为30V的变压器，副线圈原来的匝数为30匝，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加的匝数为 A.150匝B.144匝C.130匝D.120匝解析 由题意＝，＝，将n2＝30匝代入得n2′＝150匝，则副线圈应增加Δn＝120匝答案 D知识点三 理想变压器中的功率关系及电流关系[基础梳理]
1.理想变压器的特点1变压器铁芯内无漏磁；无发热损失2原、副线圈不计内阻，即无能量损失实际变压器特别是大型变压器一般可以看成理想变压器
2.功率关系P入＝P出
3.电流关系由I1U1＝I2U2，可得＝[要点精讲]要点1 对理想变压器规律的理解
1.由＝知，对于只有一个副线圈的变压器，电流与匝数成反比因变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，可用较粗的导线绕制
2.变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变功率和交变电流的频率，输入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
3.变压器的电流关系也是有效值或最大值间的关系【例3】如图5所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“200V 60W”灯泡一只且灯泡正常发光则 图5A.电流表的示数为
0.015AB.电源输出功率为1200WC.电流表的示数为6AD.原线圈端电压为10V解析 从副线圈接入“200V 60W”灯泡一只，且灯泡正常发光这一条件可以看出，输出功率为60W，由公式＝得电流表读数是
0.015A，由＝得原线圈端电压为4000V答案 A【跟踪训练3】理想变压器连接电路如图6甲所示，已知原、副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2A，则 图6A.电压表读数为282VB.电压表读数为
28.2VC.输入功率为
56.4WD.输入功率为40W解析 由题图乙可知，Um＝282V，则输入电压有效值U1＝≈200V根据＝知，U2＝20V，再根据＝知，I1＝
0.2A，输入功率P＝U1I1＝40W，故A、B、C错，D正确答案 D要点2 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03电流制约当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1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＝
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R→I2→P2→P1→I12负载电阻不变，分析各物理量随匝数之比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n
1、n2→U2→I2→P2→P1→I1特别提醒 1理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率2可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法【例4】如图7所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈上的电压，则 图7A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B.保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的功率将减小C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大解析 K由a合到b时，n1减小而U1不变，由＝可知，副线圈上的电压增大，流过负载R的电流I2增大，P2增大，又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，故选项A正确；同理K由b合到a时，P2减小，故选项B正确；P上滑时，负载电阻R增大，而U
1、U2均不变，由I2＝可知I2减小，又由于n
1、n2均不变，由＝可知I1将减小，故选项C错误；当U1增大时，由＝可知U2也增大，I2＝增大，再由＝可知I1增大，故选项D正确答案 ABD规律总结 1理想变压器原、副线圈的电路发生变化时，电流和电压如何变化的判断，先要由＝判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻变大或变小的情况，由欧姆定律确定副线圈中的电流I2的变化情况，最后再由P入＝P出判断原线圈中电流的变化情况2理想变压器的动态问题的分析思路可表示为知识点四实验探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系[要点精讲]
1.实验目的探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
2.实验原理原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压，本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系
3.实验器材两只多用电表或两只交直流数字电压表、学生电源低压交流电源、开关、可拆变压器、导线若干
4.实验步骤1按如图8所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数图82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4保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值
5.数据记录与处理次序n1匝n2匝n1∶n2U1VU2VU1∶U
212346.结论原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等
7.误差分析1实验变压器存在各种损耗2交流电表的读数存在误差
8.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2为了人身安全学生电源的电压不能超过12V，不能用手接触裸露的导线和接线柱3为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量【例5】在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材A.可拆变压器铁芯、两个已知匝数的线圈B.条形磁铁C.直流电源D.多用电表E.开关、导线若干上述器材在本实验中不必用到的是________填器材前的序号，本实验中还需用到的器材有____________答案BC 低压交流电源【例6】做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，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B.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D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡解析 副线圈上的感应电动势是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以原线圈上的电流应该是变化的，应为交流电流，电压为交流电压，故D正确答案D
1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是 A.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C.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解析 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈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D错误答案 C
2.理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，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B.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为5∶1C.原、副线圈的电压之比为5∶1D.原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1解析 对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的磁通量相等，磁通量变化率也相等，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，所以电压与匝数成正比，A、C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，D正确答案 ACD
3.如图9甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有
0.5A的保险丝L，原线圈匝数n1＝600匝，副线圈匝数n2＝120匝当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 图9A.阻值为12Ω的电阻B.并联两盏“36V 40W”的灯泡C.工作频率为10Hz的用电设备D.耐压值为36V的电容器解析 当原线圈接在题图乙所示的交流电源上，变压器输入电压为180V，由变压器的电压规律得，副线圈输出电压为36V，由电流规律可知副线圈最大电流为
2.5A，副线圈两端可以接的最小电阻为
14.4Ω，选项A错误；变压器最大输入功率为180×
0.5W＝90W，副线圈两端可以并联两盏“36V 40W”的灯泡，选项B正确；由图乙可知，交变电流频率为50Hz，副线圈两端不可以接工作频率为10Hz的用电设备，选项C错误；副线圈输出电压最大值为36V，耐压值为36V的电容器如果接上的话，将会被击穿，选项D错误答案 B
4.如图10，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表均为理想电表的示数分别为220V和
2.2A以下判断正确的是 图10A.变压器输入功率为484WB.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
2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2＝11∶3解析 对于理想变压器，输入功率等于输出功率，所以输入功率P入＝60×
2.2W＝132W，A错误；通过原线圈的电流I1＝＝A＝
0.6A，B正确；正弦式交变电流的最大值I2m＝I2＝
2.2A，C错误；根据变压器变压比有n1∶n2＝U1∶U2＝11∶3，D正确答案 BD
5.如图11所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R和两个小灯泡L
1、L2，最初开关S是断开的，现闭合开关S，则 图11A.副线圈两端电压变大B.小灯泡L1变亮C.交流电流表A1示数变大D.电阻R中的电流变小解析 闭合开关S，副线圈两端电压不变，选项A错误；同时副线圈回路中总电阻变小，所以副线圈输出电流变大，电阻R中的电流变大，小灯泡L1两端电压降低，小灯泡L1变暗，选项B、D错误；由于原、副圈匝数比一定，当副线圈的输出电流增大时，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C正确答案 C
一、选择题在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的
1.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列物理量一定相等的是 A.交流电的频率B.电流的有效值C.电功率D.磁通量的变化率解析 由变压器的工作原理可知输入、输出交变电流的频率相同，穿过原、副线圈的磁通量变化率相等，所以A、D正确；理想变压器没有能量损失，即输入功率和输出功率相等，所以C正确；对于升、降压变压器中原、副线圈中电流的最大值、有效值不同，所以B错误答案 ACD
2.如图1所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过滑动变阻器R1与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连，则 图1A.变压器原线圈两端的电压为B.若R1不变时，通过负载R2的电流强度为0C.若R1不变时，变压器的副线圈磁通量为0D.若R1变化时，通过负载R2的电流强度为通过R1电流的解析 水平铜盘做匀速圆周运动，半径切割磁感线产生恒定的感应电动势相当于电源，E＝当R1不变时变压器原线圈所加的是恒定电压，副线圈中的磁通量一定，磁通量的变化量为零，故其输出电压为零，分析可知，原线圈两端电压小于，A、C错误，B正确；当R1变化时，原线圈所加的不是交流电压，其原、副线圈的电流关系不确定，故D错误答案 B
3.理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I
1、I2，电压为U
1、U2，功率为P
1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是 A.I1由I2决定B.U2与负载有关C.P1由P2决定D.以上说法都不正确答案 AC
4.一输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图2所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为 图2A.1100，360 B.1100，180C.2200，180D.2200，360解析 由＝得＝，＝解得n1＝
1100、n2＝180，选项B正确答案 B
5.如图3所示是通过变压器为一精密仪器供电的电路，仪器两端的电压可通过示波器显示出来，电路中的变压器可视为理想变压器，已知示波器显示的电压为U2＝
31.1sin100πtV，变压器原线圈与副线圈的匝数比＝，若仪器可以看成纯电阻电路，其工作时的电阻R＝44Ω，下列判断正确的是 图3A.原线圈两端电压为311V，原线圈中的电流为
70.7mAB.原线圈两端电压为220V，原线圈中的电流为50mAC.原线圈所接交流电源的频率为100HzD.原线圈所接交流电源的频率为50Hz解析 根据题目给出的副线圈输出电压的变化规律可知，副线圈两端的电压U2＝＝V＝22V由＝得，U1＝220V；由U2＝I2R，得I2＝
0.5A＝500mA由＝得I1＝50mA，B正确，A错误；变压器原、副线圈中交变电流的频率相等，均为50Hz，D正确，C错误答案 BD
6.下图所示的4种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯相同，且都是“200V，40W”当灯泡所消耗的功率都调至20W时，台灯消耗的功率最小的是 解析 在通过电阻进行分压或分流的电路中，电阻本身将消耗能量，利用理想变压器使灯在工作时变压器不损失能量，则这种可调台灯消耗的功率就最小，分析可知使灯的功率都调至20W时C电路消耗功率最小答案 C
7.2017·绍兴高二月考对于理想变压器，下列说法正确的是 A.原线圈的输入功率随副线圈输出功率的增大而增大B.原线圈的输入电流随副线圈输出功率的增大而增大C.原线圈的电流不随副线圈输出电流的变化而变化D.当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零解析 理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误答案 AB
8.一自耦变压器如图4所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中 图4A.U2＞U1，U2降低B.U2＞U1，U2升高C.U2＜U1，U2降低D.U2＜U1，U2升高解析 从图中看到，原线圈匝数对应整个部分，而副线圈匝数对应的是一部分，所以该变压器为降压变压器根据理想变压器电压和匝数的关系＝，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，副线圈的匝数变少，U2降低答案 C
9.2017·温州高二期中如图5所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接“220V 60W”灯泡一只，且灯泡正常发光则 图5A.交流电流表的示数为AB.电源输出功率为1200WC.交流电流表的示数为AD.原线圈两端电压为11V解析 副线圈电压U2＝220V，电流I2＝＝A，则原线圈两端电压U1＝×U2＝4400V，电流I1＝×I2＝A，所以交流电流表的示数为A，选项A、D错误，C正确；电源输出功率等于灯泡消耗的功率，为60W，选项B错误答案 C
10.2017·绍兴高二期中如图6所示，面积为
0.02m
2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，以50r/s的转速绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为T矩形线圈通过滑环和电刷与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50Ω，原、副线圈匝数比为2∶1，电表均为理想交流电表当线圈平面与磁场方向平行时开始计时下列说法正确的是 图6A.副线圈两端交变电压的频率为25HzB.P上移时，电流表示数减小C.电压表示数为100VD.电阻上消耗的功率为200W解析 矩形线圈以50r/s的转速转动，故频率为50Hz，变压器不改变电流的频率，A项错误；P上移时，原线圈的匝数减小，则导致副线圈电压增大，那么副线圈电流也增大，则原线圈的电流会增大，B项错误；由于最大值Em＝nBSω＝100××
0.02×2π×50V＝200V，有效值是最大值的倍，所以交流电的有效值为U＝100V，电压表示数为100V，C项正确；当原、副线圈匝数比为2∶1时，副线圈的电压为50V，电阻上消耗的功率为P＝＝100W，D项错误答案 C
11.2017·杭州富阳市高二月考如图7甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电图象，把该交流电压加在图乙中变压器的A、B两端，已知理想变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为5∶1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R＝1Ω，其它各处电阻不计，以下说法正确的是 图7A.在t＝
0.1s、
0.5s时，穿过线圈的磁通量最大B.线圈转动的角速度为10πrad/sC.电压表的示数为VD.电流表的示数为
0.40A解析 由图象可知，在t＝
0.1s、
0.5s时，电压最大，此时磁通量的变化率最大，此时穿过线圈的磁通量为零，所以A项错误；根据图象可以知道，交流电的周期是
0.4s，由ω＝＝5πrad/s，B项错误；电压表读数为副线圈有效值，原线圈的电压的有效值为10V，由电压与匝数成正比可得副线圈的电压有效值为2V，所以电压表的示数为2V，所以C项错误；因I2＝A＝2A，由＝得I1＝
0.40A，所以电流表读数为
0.40A，D项正确答案 D
二、非选择题
12.2017·台州市高二期中一个变压器原线圈输入电压为220V，副线圈输出电压为22V若副线圈增加100匝后，输出电压增加到33V，则变压器原线圈匝数为多少？解析 根据变压器匝数与电压成正比，U1∶U2＝n1∶n2＝10∶1，若副线圈增加100匝，则输出电压就增加到33V所以n1∶n2＋100＝220∶33解得原线圈匝数为n1＝2000匝答案 2000匝。
个人认证
优秀文档
获得点赞 0
