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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,4变压器,1.电磁感应：穿过闭合回路的_发生变化，回路中就产生感应电动势和感应电流。,2.法拉第电磁感应定律的公式：E=_。,3.交流电路中电压的瞬时值表达式：u=_。,4.正弦交变电流电压的有效值与最大值之间的关系：,U=_。,磁通量,U,m,sint,一、变压器的原理,1.构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与电源连,接的线圈叫作_，与负载连接的线圈叫作_。,2.原理：互感现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大,小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的,磁场在副线圈中产生_，能够输出电压和电流。,原线圈,副线圈,感应电动势,二、电压与匝数的关系,1.电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的,_之比，即 =_。,2.两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_,变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫_变压,器。,3.理想变压器：没有_的变压器。,匝数,降压,升压,能量损失,【思考辨析】,1.判断正误：,（1）变压器的原、副线圈是用导线连接在一起的。（）,（2）变压器只能改变交变电流的电压。（）,（3）理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。（）,（4）理想变压器是一个理想化模型。（）,（5）学校中用的变压器工作时没有能量损失。（）,提示：,（1）。变压器的原、副线圈是互相绝缘的。,（2）。变压器只能改变交变电流的电压。,（3）。实验和理论分析都表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。,（4）。理想变压器和我们以前学过的质点、点电荷一样也是一个理想化模型。,（5）。实际生活中使用的变压器工作时都有能量损失。,2.问题思考：,（1）如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？,提示：,不能。变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生。,（2）变压器线圈两端的电压与匝数有什么关系？,提示：,原线圈两端的电压由输入电压决定，与匝数无关，副线圈两端的电压在输入电压和原线圈的匝数一定的情况下，随副线圈的匝数的增加而增大，即副线圈匝数越多，其两端的电压越大。,一,理想变压器的变压及变流,1.理想变压器的特点：,（1）原、副线圈的电阻不计，不产生热量。,（2）变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。,（3）变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。,2.电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，所以 。当有n组线圈时，则有：,3.功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，P,入,=P,出,。,4.电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I,1,U,1,=I,2,U,2,，得 当有多个副线圈时，I,1,U,1,=I,2,U,2,+I,3,U,3,+得I,1,n,1,=I,2,n,2,+I,3,n,3,+,【特别提醒】,（1）变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用；,（2）变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的；,（3）变压器不能改变交变电流的周期和频率；,（4）原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0。,【典例1】,（多选）（2013哈尔滨高二检测）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,、P,2,的位置，使输出电压稳定在220 V。现发现输出电压低,于220 V，欲通过调节P,1,、P,2,的位置使输出电压稳定在220 V，,下列措施可行的是（）,A.保持P,1,不动，将P,2,向上移,B.保持P,2,不动，将P,1,向下移,C.将P,1,向上移，同时P,2,向下移,D.将P,1,向下移，同时P,2,向上移,【解题探究】,（1）P,1,向下移，原线圈匝数_，P,1,向上移，原线圈匝数_。,（2）电压与原、副线圈匝数的关系：_，只有n,1,增加时，U,2,_；只有n,2,增加时，U,2,_。,减少,增多,变小,变大,【标准解答】,选A、B、D。设变压器的输入电压为U,1,，输出电,压为U,2,，原、副线圈匝数分别为n,1,、n,2,；现输出电压低于,220V，要调高U,2,，根据变压器的工作原理，则U,2,=,U,1,，增大U,2,的方法：可以增大n,2,，A正确，也可以减小n,1,，,B正确，还可以增大n,2,的同时减小n,1,，D正确。,【变式训练】,（2013西城区高二检测）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21，电阻R=55.0，原线圈两端接一正弦式交变电流，电压u随时间t变化的规律为,u=sin20t（V），时间t的单位是s。那么，通过电阻R的电流有效值和频率分别为（）,A.1.0 A、20 Hz B.A、20 Hz,C.A、10 Hz D.1.0 A、10 Hz,【解析】,选D。原线圈电压有效值为110 V，副线圈电压有效值为55 V，通过电阻R的电流有效值为1.0 A，频率为10 Hz，选项D正确。,【变式备选】,如图所示，原、副线圈匝数比为21的理想变压器正常工作时（）,A.原、副线圈磁通量之比为12,B.原、副线圈电流之比为12,C.输入功率和输出功率之比为12,D.原、副线圈电压之比为12,【解析】,选B。理想变压器原、副线圈的磁通量总相等，A错；,电流之比等于原、副线圈匝数之比 ，B对；输入功率总,等于输出功率，C错；电压与匝数满足 ，D错。,二,理想变压器中各量的制约关系和动态分析,1.变压器工作时的制约关系：,（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（）一定时，输入电压U,1,决定输出电压U,2,，即U,2,=,（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0。,（3）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（）一定，且输入电压U,1,确定时，副线圈中的输出电流I,2,决定原线圈中的电流I,1,，即I,1,=,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RI,2,P,出,P,入,I,1,；,（2）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n,1,、n,2,U,2,I,2,P,出,P,入,I,1,。,【特别提醒】,（1）电压的制约关系反映了感应电动势的因果关系；,（2）功率和电流的制约关系，体现了能量守恒的特点；,（3）含有理想变压器的动态电路分析，变压器的副线圈可以看作负载的无阻电源，与副线圈组成的电路可以参照直流电路动态分析的方法。,【典例2】,（2013福州高二检测）用电,高峰期，电灯往往会变暗，其原理可简,化为如下物理问题。如图所示，理想变压,器的副线圈上，通过输电线连接两只相同的灯泡L,1,和L,2,，输电线的等效电阻为R，原线圈输入有效值恒定的交流电压，当开关S闭合时，以下说法中正确的是（）,A.原线圈中电流减小 B.副线圈输出电压减小,C.R两端的电压增大 D.原线圈输入功率减小,【解题探究】,（1）开关S闭合后，副线圈电路中的总电阻,_，总功率_，总电流_。,（2）开关S闭合后，副线圈和灯泡L,1,两端的电压怎样变化？,提示：,副线圈两端的电压不变，灯泡L,1,两端的电压减小。,减小,增大,增大,【标准解答】,选C。原线圈输入电压恒定，副线圈输出电压不变，B错误；当开关S闭合后，电路中总电阻减小，总电流和总功率变大，原线圈中电流和输入功率都变大，R两端的电压增大，故C正确，A、D错误。,【总结提升】,理想变压器动态问题的处理方法,（1）首先抓住三个决定原则：输入电压U,1,决定输出电压U,2,；输出电流I,2,决定输入电流I,1,；输出功率P,2,决定输入功率P,1,。,（2）把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化。,（3）根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化。,（4）根据理想变压器的变压规律、变流规律和功率规律判定原线圈电流的变化及输入功率的变化。,【变式训练】,（多选）（2013大连高二检测）如图所示，M为理想变压器，电表均可视为理想电表，电源电压U不变，输电线电阻忽略不计。当变阻器滑片P向上移动时，读数发生变化的电表是（）,A.A,1,B.A,2,C.V,1,D.V,2,【解析】,选A、B。由于电源电压U不变，根据理想变压器工作原理可知，两电压表示数不变，C、D错误；当变阻器滑片P向上移动时，变阻器连入电路的电阻减小，右侧电路中电流增大，B正确；根据P,入,=P,出,可知，原线圈中的输入功率增大，所以电流也增大，A正确。,【典例】,（多选）（2013日照一模）如图所示，一理想变压,器的原线圈匝数为n,1,=1000，副线圈匝数为n,2,=200，电阻,R=8.8，原线圈接入一电压u=sin100t（V）的交流,电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则（）,A.副线圈交变电流的频率是100 Hz,B.t=1s时，电压表的示数为0,C.电流表的示数为1 A,D.变压器的输入功率为220 W,考查内容,交变电流与变压器综合问题,【解析】,选C、D。由u=sin100t（V）可知，交流电源,的频率为50 Hz，变压器不改变交变电流的频率，选项A错误；,t=1 s时，电源电压的瞬时值为0，而电压表测的是电阻两端电,压的有效值，由 得，U,2,=44 V，即电压表的示数是,44 V，故选项B错误；通过电阻R的电流是5 A，电阻R消耗的电,功率为220 W，选项D正确；由 得通过电流表的电流为,1 A，选项C正确。,交变电流和变压器问题的辨析变压器是交变电流产生的延伸，此知识点可以与前面三节进行整合，关于计算变压器副线圈输出电压的技巧要注意以下三点：,（1）深刻理解交变电流的产生原理，从而进一步理解好变压器的变压原理；,（2）变压器是利用互感原理，所以变压器的输出电压的周期和频率与输入电压的周期和频率相同；,（3）分清原线圈和副线圈，利用公式 和 列出相应方程式并求解。,【案例展示】,（多选）为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u,1,不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u,2,随时间t变化的曲线如图乙所示。以下选项正确的是（）,A.u,2,=sin（50t）V,B.u,2,=sin（100t）V,C.为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移,D.为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移,【标准解答】,选B、D。由电压u,2,随时间t变化的曲线可知，用户电压的最大值是 V，周期是210,-2,s，所以u,2,=,sin（100t）V，A错误，B正确；根据 ，n,1,减小，U,2,增大，因此为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移，C错误，D正确。,【易错分析】,本题易错选项及错误原因分析如下：,易错选项,错误原因,A,在列瞬时值表达式时对交变电流的周期（或频率）与圆频率的关系=不清导致错误,C,不理解升高输出电压时如何改变原线圈的匝数导致错误,1.（多选）（基础理论辨析题）关于变压器的原理和应用，下列说法正确的是（）,A.变压器的原线圈和副线圈是用导线连接的,B.变压器的工作原理是互感现象,C.输入电压一定时，原线圈匝数越多，输出电压越大,D.没有能量损失的变压器叫作理想变压器,E.理想变压器的输入功率大于输出功率,F.理想变压器的原、副线圈的电流之比等于原、副线圈的匝数之比,【解析】,选B、D。变压器的原、副线圈是绝缘的，A错误；变压器的工作原理是互感现象，B正确；根据 ，原线圈匝数越多，输出电压越小，C错误；没有能量损失的变压器叫作理想变压器，D正确；理想变压器的输入功率等于输出功率，E错误；理想变压器原、副线圈的电流之比等于原、副线圈匝数之比的倒数，F错误。,2.下面可以将电压升高供给家用电灯的变压器是（）,【解析】,选C。电压升高，原线圈的匝数要少于副线圈的匝数，要接交流电，接直流电时变压器不工作，故C正确。,3.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列的哪个物理量一定相等（）,A.交变电流的电压 B.交变电流的电流,C.输入和输出的电功率 D.没有物理量相等,【解析】,选C。变压器可以改变原、副线圈中的电压和电流，因此原、副线圈中的电压和电流一般是不相同的，所以A、B错；由于理想变压器不消耗能量，故原线圈输入功率等于副线圈输出功率，C对、D错。,4.（多选）（2013江苏高考）如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光，要使灯泡变亮，可以采取的方法有（）,A.向下滑动P B.增大交流电源的电压,C.增大交流电源的频率 D.减小电容器C的电容,【解析】,选B、C。根据变压器的变压原理，滑片P向下滑动时，副线圈的匝数变少，则输出电压变小，灯变暗，A项错误；增大交流电源的电压时，输出电压随之增大，灯变亮，B项正确；电容器具有“通高频，阻低频”的特性，故增大交流电源的频率，使电容器通交流电的性能增强，灯变亮，C项正确；减小电容器C的电容，会使电容器通交流电的性能减弱，导致灯变暗，D项错误。,5.（2013广东高考）如图，理想变,压器原、副线圈匝数比n,1,n,2,=21，,和 均为理想电表，灯泡电阻R,L,=,6，AB端电压u,1,=sin100t（V）。下列说法正确的,是（）,A.电流频率为100 Hz B.的读数为24 V,C.的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W,【解析】,选D。由AB端电压u,1,=sin100t（V）知=100，又=2f，得频率f=50 Hz，A错误；由理想变压,器规律 ，U,2,=6 V，B错误；又I,2,=1 A，C错误；,P,2,=U,2,I,2,=6 W，P,1,=P,2,，D正确。,6.（2011新课标全国卷）如图，一理,想变压器原、副线圈的匝数比为12；,副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电,压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）,A.U=110 V,，,I=0.2 A,B.U=110 V,，,I=0.05 A,C.U=V,，,I=0.2 A,D.U=V,，,I=A,【解析】,选,A,。在副线圈电路中，,再根据 及 ，得,U,1,=110 V,，,I,1,=0.2 A,，故,B,、,C,、,D,错，,A,正确。,7.（2013东莞高二检测）一台理想变压器原、副线圈匝数比为101，原线圈接u=sin100t（V）的交变电压，副线圈两端用导线接规格为“6 V 12 W”的小灯。已知导线总电阻r=0.5，试求：副线圈应接几盏小灯？这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光？,【解析】,由 ，得副线圈两端电压的有效值,导线上的电压U,线,=10 V-6 V=4 V,副线圈中的输出电流,每个小灯的额定电流,应接小灯的盏数：n=4（盏）连接方式为并联。,答案：,4盏 并联,
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