变压器原创.doc

第六节 变压器
姓名 学号
【自主学习】
●阅读教材P39的思考与讨论和P40页的变压器的原理完成下列问题，要求每个同学都会画变压器的符号；并理解变压器的工作原理。

问题1：两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？

一、 变压器的构造及其工作原理：
（1）构造： 原线圈：也叫______ ,与____ ___相接
　 　 副线圈：也叫_____ __,与______ __相接
　　　 铁 芯：由涂有_______的硅钢片叠合而成
（2）变压器的示意图和符号
铁芯

I1
n1
原
副
U1
n2
U2
I2

符号：

（3）工作原理：互感现象
原线圈上加上交变电压U1时，原线圈中就有交变电流，铁芯中产生变化的磁场，变化的磁场引起副线圈的磁通量发生变化。所以副线圈中产生_______________，如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生__________，所以变压器只能在_________电路中工作。
●阅读P41页的电压与匝数的关系♂
二、变压器原副线圈电压，电流，功率与匝数的关系。
（1）理想变压器：
没有 的变压器叫理想变压器，是一个理想化的模型。实际的变压器工作时有能量损失，如电流经过变压器线圈时会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热（涡流）
（2）电压关系---教师点拨
实验和理论分析表明，对于理想变压器，原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的__________之比，即______________________。当n1>n2时，变压器使电压________，这种变压器叫_____________；当n1<n2时，变压器使电压__________，这种变压器叫______________。
推导过程：设原线圈的匝数为N1，副线圈的匝数为N2，在不考虑漏磁的情况下，穿过
原副线圈的磁通量的变化率相同。则原副线圈产生的感应电动势分别为：
，
对于理想变压器，不考虑原、副线圈的电阻，则E1＝U1，E2＝U2
则： ----------对于任何时候都成立
（3）功率关系
对于理想的变压器，由于不考虑能量损失，由能量守恒得____________________。
（4）电流关系
由能量守恒可以得到：对于只有一个副线圈的理想变压器，原、副线圈中的电流之比与对应的匝数成_________，即________________。
教师点拨：讨论：对于有多个副线圈的情况，一样满足能量守恒，此时，原、副线圈中的电流的关系：

（5）理想变压器各物理量之间的决定关系
●输入电压U1决定输出电压U2
●I1本身没有计算公式，I1由I2决定，先计算I2，再计算I1
●输出功率P2决定输入功率P1;P1=P2=U1I1=U2I2=R
注意：变压器改变的是交流电的电压和电流,不改变交流电的输入功率和频率

一个副级线圈（匝数 n2）
二个副级线圈（ 匝数 n2、 n3）
电压关系

功率关系

电流关系

三、几种常见的变压器
（1）自耦变压器
如图所示，这种变压器的特点是铁芯上只饶有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，将可以降低电压；反过来也可以提高电压。
（2）调压变压器：属于自耦变压器，构造如图所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2

（3）互感器
交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。可以用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流。这种作用的变压器称为互感器。
互感器分为电压互感器和电流互感器两种。
①电压互感器：用来把高电压变成低电压。原线圈并联在高压电路中，副线圈接交流电压表，根据电压表测得的电压U2和铭牌上标明的变压比（U1/U2）就可以算出高压电路中的电压。
②电流互感器：用来把大电流变成小电流。他的原线圈串联在被测电流中，副线圈上接入交流电压表。根据电压表测得的电压I2和铭牌上标明的变压比（I1/I2）就可以测出被测电路中的电流。

电压互感器

电流互感器

例1、一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示．（1）当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数_______A．（2）当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数_______V, 电流表示数_______A．此时输入功率为_______W。

R
V
A

类型一：一原一副
例2.如图所示，理想变压器的输入端电压 u=311 sin100 πt(V) ，原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中电流表读数为 2 A ，则 ( )
A.电压表读数为 220 V B.电压表读数为 22 V
C.变压器输出功率为 44 W D.变压器输入功率为 440 W

类型二：一原多副
例3．如图理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220V，副线圈2的匝数为30匝，两端并有“12v、12W”的灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压为110V,两端并有电阻R，通过R的电流为0.4A，求：
R
L
3
2
1
~
(1) 副线圈3的匝数n3
(2) 原线圈１的匝数n1和通过它的电流I1

A层训练题
1．下列有关理想变压器的说法正确的是：( )
A．原、副线圈中交变电流的频率一定相等
B.原线圈的导线比副线圈导线细
C．穿过原、副线圈的磁通量的变化率一定相等
D.副线圈的输出功率和原线圈的输入功率一定相等
2．对给定的理想变压器有（ ）
A．根据U1∶U2＝n1∶n2，副线圈两端的电压U2是由原线圈两端的电压U1决定的
B．根据I1∶I2＝n2∶n1，副线圈的输出电流I2是由原线圈输入电流I1决定的
C．原线圈的输入功率是由副线圈的输出总功率决定的
D．当副线圈的负载电流增加时，原线圈中的电流随之增加
3、理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V的电池上，则副线圈两端电压 （ ）
A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V
4．理想变压器原、副线圈的匝数比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A1的示数是 12mA，则电流表A2的示数为（　　　　）
A.3 mA B.0 mA
C.48 mA D.与负载R的值有关
A1
A2
B
v
n1
n2
R

A1
V1
A2
V2
∽

5．有一个理想变压器,原线圈1200匝,副线圈400匝,现在副线圈上接一个变阻器R,如图所示,则下列说法中正确的是 ( )
A.安培表A1与A2的示数之比为3:1
B.伏特表V1与 V2的示数之比为3:1
C.当变阻器滑动头向下移动时,原线圈的输入功率将增加
D.原、副线圈的功率之比为3:1
图3
6．如图3，一理想变压器原副线圈匝数比为4，1，图中五只电灯完全相同，若B、C、D、E都能正常发光，则A灯 （ ）
A．一定能正常发光 B．比正常发光暗
C．比正常发光亮 D．一定被烧坏

I1
I2
R
～
7．用一理想变压器向一负载R供电，如图所示，当增大负载电阻R时，原线圈中电流I1和副线圈中电流I2之间的关系是（ ）
A．I2增大，I1也增大
B．I2增大，I1减小
C．I2减小，I1也减小
D．I2减小，I1增大
8．一理想变压器原、副线圈匝数比是4∶1，若原线圈上加电压u＝400sin100πt V，则接在副线圈两端交流电压表的示数为 。
B层训练题目
9、如图中所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比 n1∶n2=2∶1，交流电源电压U1=220 V，F为熔断电流为I0=1。0 A的保险丝，负载为一可变电阻。
（1）当电阻R=100 Ω时，保险丝能否被熔断？
（2）要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少？

10．如图所示，理想变压器两个线圈都接有负载正常工作时，如下关系正确的是( )
U1
U2
U3
n3
n2
I2
I3
I1
n1
A.U1：U3＝n1：n3，U2：U3＝n2：n3
B.I1：I2＝n2：n1，I1：I3＝n3：n1
C.I1n1＝I2n2 +I3n3
D.U1I1＝U2I2+U3I3

11．如图所示的理想变压器，原线圈匝数n1＝660匝，输入电压U1＝110V，副线圈L2的匝数n2=15匝，输出电流I2＝0.6A，L3的输出电压U3=5V，输出电流I3＝0.25A。则原线圈中电流I1=_________，变压器的输出功率P＝____________，L3的匝数n3=_________。
n1
n2
n3
～
I3
I2
I1

12．如图4－2－18所示，理想变压器原线圈中正弦式交变电源的输入电压和电流分别为U1和I1，两个副线圈的输出电压和电流分别为U2和I2、U3和I3，接在原、副线圈中的五个完全相同的灯泡均正常发光，则下列关系中正确的是(　 )

A．I1∶I2∶I3＝1∶2∶1
B．U1∶U2∶U3＝1∶1∶2
C．三个线圈匝数之比为n1∶n2∶n3＝5∶2∶1
D．电源电压U1与原线圈两端电压U之比为1∶1

13．在如图所示的电压互感器的接线中，接线正确的是（ ）
～
V
～
V
～
V
～
V
A
B
C
D

14．在变电所里，经常要用电流互感器监测电网上的强电流．如图3所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是（ ）

15、如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开，当S接通时，以下说法正确的是（ ）
～
L2
L1
R
N
M
S
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈上电流增大

16、如图所示的理想变压器有两个副线圈，各自分别接有“6V，6W”和“12V，12W”的灯泡，在原线圈两端加上220V的交流电压时，两灯泡均正常发光，求：
n
n1
n2
220V
~
6V，6W
12V，12W
（1）两副线圈的匝数比n1∶n2
（2）原线圈中的输入电流I

17、如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3300V，副线圈的输出电压U2＝220V，绕过铁芯的导线所接的电压表示数U0＝2V，则
（1）原线圈的匝数是多少？ （2）当s断开时，A2的示数I2＝5A，则A1的示数？
（3）当s闭合时，A2的示数将如何变化？A1的示数将如何变化？

A1
A2
V
U1
U2
S