第07講變壓器（預(yù)習(xí)）

——?模塊導(dǎo)航?————?學(xué)習(xí)目標(biāo)?——

模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)1.知道變壓器的結(jié)構(gòu)，了解變壓器的工作原理。

模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）2.探究理想變壓器的電壓比和匝數(shù)比的關(guān)系，掌握對(duì)理想變

模塊三教材習(xí)題學(xué)解題壓器問(wèn)題的分析能力及解決問(wèn)題的能力。

模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練（6大考點(diǎn)）3.感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)知識(shí)的

模塊五小試牛刀過(guò)關(guān)測(cè)應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和科學(xué)意識(shí)。

模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)------------------------

6模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理------------------------

知識(shí)點(diǎn)1：變壓器的原理

【情境導(dǎo)入】

如圖所示，生產(chǎn)生活中有各種變壓器，有的把低壓升為高壓，有的把高壓降為低壓。

變壓器是如何改變電壓的呢？

*0

1.變壓器的構(gòu)造

變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯.上的線圈構(gòu)成的。其中閉合鐵芯由表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成,

線圈用絕緣導(dǎo)線繞成，如圖所示。

（1）原線圈:與交流電源連接的線圈，又叫初級(jí)線圈,其兩端的電壓叫輸入電壓。

（2）副線圈:與負(fù)載連接的線圈，又叫次級(jí)線圈,其兩端的電壓叫輸出電壓。

2.原理：

互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ).原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)也不斷變

化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下圖是變壓器的工作原理圖。

交流

電源,

交變電流變化的磁交變電流

(電能)磁效應(yīng)場(chǎng)(磁場(chǎng)能)感應(yīng)(電能)

3.作用

變壓益能改變交變電流的電壓。

(1)變壓器不改變交變電流的周期和頻率.

(2)變壓器只對(duì)交變電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用.

(3)變壓器的兩個(gè)線圈之間通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的.

知識(shí)點(diǎn)2：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

1.理想變壓器

(1)理想變壓器是一種理想化模型，是指原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失都忽略不計(jì)的變壓器。

(2)特點(diǎn):①不計(jì)原、副線圈的電阻，所以電流通過(guò)原、副線圈時(shí)沒(méi)有電壓損失，也不產(chǎn)生焦耳熱。②原、副

線圖產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全束縛在閉合鐵芯內(nèi)，所以穿過(guò)原、副線圈的磁通量相等。③閉合鐵芯的渦流忽略不計(jì)。

實(shí)際變壓器能量損失的三種形式

(D“銅損”：繞制線圈的銅導(dǎo)線發(fā)熱而損耗的能量。

(2)“鐵損”：鐵芯中由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流,使鐵芯發(fā)熱而扳耗的能量。

(3)“磁損”：原線圈鐵芯中產(chǎn)生的交變磁通量有一部分通過(guò)副線圈以外的空間形成電磁波而損失能量。

2.實(shí)驗(yàn)探究

(1)實(shí)驗(yàn)思路

交變電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其兩端有輸出電壓.線圈叵數(shù)不同時(shí)輸出

電壓不同，實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變?cè)?、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系.

<2)實(shí)驗(yàn)器材

多用電表、可拆變壓器(如圖甲)、學(xué)生電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

①按圖乙所示連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的質(zhì)數(shù).

②接通學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中.

③保持題數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值.

④保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值.

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)分析表明，在誤差允許范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比，即符=朱

（1）在改變學(xué)生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，再進(jìn)行操作.

（2）為了保證人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過(guò)12V,通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱.

（3）為「保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選月適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)

行測(cè)量.

3「理論推導(dǎo)

知識(shí)點(diǎn)3：理想變壓器的基本關(guān)系

1.電壓關(guān)系

⑴只有一個(gè)副線圈時(shí)，77=5

當(dāng)〃2>小時(shí)，85,變壓器使電壓升高，是升壓變壓器.

當(dāng)〃2Vm時(shí)，S<S，變壓器使電壓降低，是降壓變壓器.

（2）有多個(gè)副線圈時(shí)，**=需…

2.功率關(guān)系

從能量守恒看?，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即。入=。出.

3.電流關(guān)系

⑴只有一個(gè)副線圈時(shí)，幼/|=（72/2或￡=券

(2)當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)./,Ui=hr/2+hlh+???=mh+mh+-

教材習(xí)題02解題方法

鉗形電流表是一種測(cè)量交流電的儀器，其結(jié)構(gòu)和外形如圖所【詳解】鉗形電流表本質(zhì)是升壓變壓器,

示，試說(shuō)明其測(cè)量交流電流大小的原理。多用于大電流的估測(cè)。載流導(dǎo)線、鐵芯、

線圈構(gòu)成一個(gè)變壓器，按下手柄時(shí)，鉗形

電流表的鐵芯可以被分開(kāi)，把被測(cè)的載流

導(dǎo)線放入后，松開(kāi)手柄，鐵芯閉合。導(dǎo)線

中的交流在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，套在鐵

芯上的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電流表與

套在鐵芯上的線圈相連，可以間接得知導(dǎo)

線中的電流。根據(jù)變壓器的變流比

可以得到交流電流的大小。

3模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練------------------------

考點(diǎn)1：理想變壓器的基本規(guī)律

【典例I】手機(jī)充電器中裝有變壓淵。用正弦交流電給手機(jī)充電時(shí)，原線圈兩端電壓為220V,副線圈兩端

電壓為5V,副線圈中電流為2A,若將該變壓器視為理想變壓器，則（）

A.原、副線圈的匝數(shù)比為1：44B.原線圈中的電流約為0.05A

C.副線圈兩端電壓的最大值為5VD.原、副線圈的功率之比為44：1

A.電流表的示數(shù)為4.4AB.原線圈的輸入力率為96.8W

C.電壓表的示數(shù)為226VD.副線圈輸出交流電的周期為50s

考點(diǎn)2：含多個(gè)副線圈的變壓器

變壓器有多個(gè)副線圈時(shí),電壓比總等于匝數(shù)比，但電流不再與匝數(shù)成反比，要根據(jù)P入=P山，得〃港=⑹2

【典例2】（2324高二下.江蘇徐州?階段練習(xí)）理想變壓器如圖所示，原線圈匝數(shù)〃尸1000,兩副線圈匝數(shù)

分別為〃2=600,“3=200,當(dāng)原線圈兩端接在220V的交流電源上時(shí)，原線圈上電流為2A,通過(guò)&的電流

C.3AD.IA

A.電流在Is時(shí)間內(nèi)改變50次方向B.流經(jīng)負(fù)載R的電流大小為0.75A

C.風(fēng)力電廠輸出電壓的有效值為40VD.變壓器輸出功率為40W

（1）副線圈匝數(shù)〃2；

（2）若同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)斯和S2,原線圈中的電流美

0

勺

〃3

考點(diǎn)3：自耦變壓器的分析

【典例3】（2324高二下?福建福州?期末）如圖所示，為理想自耦變壓器，其中P為變壓器上的滑動(dòng)觸頭,

Q為滑動(dòng)變阻器上的滑片，則以下說(shuō)法正確的是（）

A.適當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器上的滑動(dòng)觸頭P,該自耦變壓器既可升壓也可降壓

B.滑片Q不動(dòng)，滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表讀數(shù)變大

D.滑動(dòng)觸頭P不動(dòng)，滑片Q諼慢向下滑動(dòng)時(shí)，一直在減小

A.僅將尸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到合適位置B.僅將P逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到合適位置

C.僅將燈泡串聯(lián)一個(gè)阻值為I96Q的電阻D.僅將燈泡并聯(lián)一個(gè)阻值為I96Q的電阻

A.滑動(dòng)變阻器&的觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)減小

B.保持&不變，當(dāng)自耦變壓器的可動(dòng)端逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)增大

C.電阻K的阻值為20c

考點(diǎn)4：變壓器的動(dòng)態(tài)分析

三個(gè)決定原則：輸入電壓U"夬定輸定電壓U2,輸出電流12,決定輸入電流L，輸出功率P2,決定輸入

功率Pl。

，典例4】（2024?湖北?模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓恒定的正弦交流電，副線圈接入

最大阻值為〃的滑動(dòng)變阻器和阻值為R的定值電阻，電壓表和電流表均為理想交流電表。在變阻器滑片從。

端向〃端緩慢移動(dòng)的過(guò)程中（）

A.電流表A示數(shù)增大B.電壓表V示數(shù)減小

C.定值電阻A消耗的功率減小D.原線圈的輸入功率先減小后增大

【變式41】（2324高二下?內(nèi)蒙古通遼?期末）如圖甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為4：

1,電壓表和電流表均為理想電表，R/為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，為定值電阻。若發(fā)電機(jī)向原

線圈愉入加圖乙所示的正弦交流電v下列說(shuō)法中正確的是（）

B.Z=O.OIs時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最小

C.R/溫度升高時(shí)，電流表示數(shù)變大、電壓表示數(shù)變大

D.此溫度升高時(shí)，變壓器的輸入功率變大

考點(diǎn)5：變壓器與電磁感應(yīng)的聯(lián)系

【典例5】（多選）（2324高二下?福建泉州?期末）如圖所示，-矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

繞垂直磁場(chǎng)方向的軸O。'以轉(zhuǎn)速10r/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)為N,面積為S,電阻不計(jì)。線圈通過(guò)電刷與

一理想變壓器的原線圈相連，變壓器的副線圈接有兩只電阻均為2Q的相同燈泡L和L2,變壓器原、副線

圈的匝數(shù)比為10：I,若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)L正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)為0.1A,電表為理想電表，則（）

B.若增大原、副線圈匝數(shù)比，變壓器輸入功率減小

C.若開(kāi)關(guān)b閉合，燈泡Li將變暗

D.若開(kāi)關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將變大

【變式51］（多選）（2425高二上?新疆烏魯木齊?期中）圖甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造示意圖。磁極N、S間

的磁場(chǎng)看成勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為《T,線圈共100匝，矩形線圈的面積為S。該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感

10乃

應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙所示，該交沆電通過(guò)自耦變壓器對(duì)一定值電阻R供電，不計(jì)發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，則下列說(shuō)法

正確的是（）

A.矩形線圈面積為0」2np

B.電阻中電流方向每秒鐘改變10次

C.當(dāng)變壓器滑片尸向上滑動(dòng)時(shí)，電阻R消耗的功率增大

D.線圈從廠0開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)90。的過(guò)程中，電壓表的讀數(shù)先增大后減小

A.電風(fēng)扇輸出的機(jī)械功率是I6W

C.若電風(fēng)扇所在支路發(fā)生斷路故障，此時(shí)燈泡L仍發(fā)光，則燈泡L的功率變大

D.副線圈中的電流方向每秒鐘改變200次

考點(diǎn)6:原副線圈的負(fù)載問(wèn)題

【典例6】（2425高二下?全國(guó)?單元測(cè)試）如圖（a）所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11:1,副線圈與

理想電流表、理想電壓表以及負(fù)載電阻R連接成閉合回路，原線圈接電壓為仇的交流電源，K兩端電壓隨

時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，負(fù)載電阻R=2（）C。下列說(shuō)法中正確的是（）

C.原線圈輸入交流電的頻率是100HzD.變壓器的輸入功率是10W

A

0

A.流過(guò)燈泡的交變電流的頻率為60HzB.燈泡兩端的電壓峰值為1I0V

C.流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為55AD.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為336W

A.電壓表示數(shù)為20VB.流過(guò)燈泡L的電流為40A

C.排氣扇電動(dòng)機(jī)的熱功率為9WD.整個(gè)電路消耗的功率為43W

模塊五小試牛刀過(guò)關(guān)測(cè)-----------------------------

一、單選題

1.（2324高二"河南信陽(yáng)?期末）如圖所示，理想變壓器的A、8兩端接入正弦交流電，用為熱敏電阻（溫

度升高時(shí)其電阻減?。?，則（）

C.凡處溫度升高時(shí)，電流表A示數(shù)變小D.此處溫度升高時(shí)，電壓表V?的示數(shù)變小

2.（2324高二下.廣東茂名?期末）如圖所示某一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，理想變壓器原線圈接有電壓有效值

恒定的交流電源，已知圖中電阻R的阻值恒定，熱敏電阻凡的限值隨溫度升高而減小，電壓表和電流表均

為理想電表，當(dāng)凡處的溫度升高時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）

B.電流表的示數(shù)洛增大

C.電壓表的示數(shù)將減小D.電路消耗的總功率不變

3.（2324高二下.廣西河池.期末）實(shí)驗(yàn)室用交流發(fā)電機(jī)和理想變壓器組合給阻值為12Q的電阻R。供電，電

路如圖所示。交流發(fā)電機(jī)的線圈內(nèi)阻為4C,導(dǎo)線電阻不計(jì)，當(dāng)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：3時(shí)，

&消耗的功率與線圈內(nèi)阻消耗的功率比為（）

：3D.1：4

A.風(fēng)速變大時(shí)，流過(guò)燈泡的電流變大B.風(fēng)速變大時(shí)，滑片P將向下移動(dòng)

C.風(fēng)速變小時(shí)，變壓器的輸入電壓變大D.風(fēng)速變小時(shí)，變壓器的輸出電壓變大

D.原、副線圈交變電流的功率之比為4:1

A.副線圈交流電的頻率為100HzB.副線圈中交流電壓表的示數(shù)為2OV

二、多選題

B.理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2:1

C.開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸乜功率變?yōu)樵瓉?lái)的加倍

D,開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)是