1、學案5變壓器學習目標定位 1.了解變壓器的構造及幾種常見的變壓器，理解變壓器的工作原理.2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關系并能用它解決相關問題.3.掌握理想變壓器的功率關系，并能推導出原、副線圈的電流關系1當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中產生感應電動勢的現(xiàn)象，稱為互感利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈2電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積，即PUI.變壓器就是改變交流電壓的設備一、認識變壓器1構成：變壓器由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的線圈組成2原線圈(也稱為初級線圈)：變壓器與電源連接的線圈副線圈(也稱為次級線圈)：變壓器與負載連接的線圈二、探

2、究變壓器的電壓與匝數(shù)的關系1理想變壓器：忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器2理想變壓器電壓與匝數(shù)的關系：.三、理想變壓器原、副線圈中的電流1理想變壓器輸出功率和輸入功率相等2理想變壓器原、副線圈中的電流關系.一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關系問題設計把兩個沒有導線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈通過開關連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡上(如圖1所示)圖1(1)小燈泡能發(fā)光嗎？為什么？(2)若小燈泡發(fā)光，那么小燈泡兩端的電壓與什么因素有關？(3)若將原線圈接到恒定的直流電源上，小燈泡亮不亮？分析討論小燈泡亮或不亮的原因答案(1)能發(fā)光，當左邊線圈加上交變電壓時，左邊線

3、圈中就有交變電流，它在鐵芯中產生周期性變化的磁場，根據(jù)法拉第電磁感應定律知，在左、右線圈中都要產生感應電動勢，右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會發(fā)光(2)左、右線圈中每一圈上磁通量的變化率都相同，若左邊匝數(shù)為n1，則E1n1；若右邊匝數(shù)為n2，則E2n2，故有；若忽略左邊線圈的電阻，則有E1E電源，這樣看來小燈泡兩端電壓與左側交流電源電動勢及兩線圈匝數(shù)比都有關系(3)不亮原線圈接到恒定直流電源上，通過原線圈的電流的大小、方向均不變，它產生的磁場通過副線圈的磁通量不變，因此在副線圈中不會產生感應電動勢，副線圈兩端沒有電壓，所以小燈泡不亮這種現(xiàn)象說明，變壓器不能改變恒定電流的電壓要點提煉1互感

4、現(xiàn)象是變壓器的工作基礎因此變壓器只對變化的電流起作用，對恒定電流不起作用(后兩空填“變化”或“恒定”)2變壓器不能(填“能”或“不能”)改變交變電流的頻率3變壓器中的電壓關系：(1)只有一個副線圈：.(2)有多個副線圈：4原、副線圈的地位(1)原線圈在其所處回路中充當負載(2)副線圈在其所處回路中充當電源二、理想變壓器中的功率關系及電流關系問題設計1什么是理想變壓器？理想變壓器原、副線圈中的功率有什么關系？答案理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入P出2若只有一個副線圈，原、

5、副線圈中的電流與匝數(shù)有什么關系？答案由能量守恒定律，有P入P出，即U1I1U2I2.所以.3若有多個副線圈時，電流與匝數(shù)間的關系是什么？答案若有多個副線圈P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3將U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I3要點提煉1理想變壓器的特點：(1)變壓器鐵芯內無漏磁；無發(fā)熱損失(2)原、副線圈不計內阻，即無能量損失實際變壓器(特別是大型變壓器)一般可以看成理想變壓器2功率關系：P入P出3電流關系：(1)若只有一個副線圈，有I1U1I2U2，即.(2)當有多個副線圈時I1U1I2U2I3U3得I1n1I2n2I3n3三、理想變壓器中各量的制約關系和動態(tài)分析1變

6、壓器工作時的制約關系(1)電壓制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比()一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2.(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減小，P出為0，P入為0.(3)電流制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比()一定，且輸入電壓U1確定時，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1.2對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，負載電阻變化，進行動態(tài)分析的順序是RI2P出P入I1；(2)負載電阻不變，匝數(shù)比變化，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P出P入I1.一、對變壓器的原理的理解例1(雙選)關于理想變壓器的工作原理，以

7、下說法正確的是 ()A通過正弦交變電流的原線圈產生的磁通量不變B穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等C穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產生感應電動勢D原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈解析BI，由于面積S不變，故I，A錯誤因理想變壓器無漏磁，故B、C正確原線圈中的電能轉化為磁場能又轉化為電能，故D錯答案BC二、理想變壓器基本規(guī)律的應用例2(單選)理想變壓器連接電路如圖2甲所示，已知原、副線圈匝數(shù)比為101，當輸入電壓波形如圖乙時，電流表讀數(shù)為2 A，則()圖2A電壓表讀數(shù)為282 VB電壓表讀數(shù)為28.2 VC輸入功率為56.4 WD輸入功率為40 W解析由題圖乙可知，Um282 V，則輸入

8、電壓有效值U1200 V根據(jù)知，U220 V，再根據(jù)知，I10.2 A，輸入功率PU1I140 W，故A、B、C錯，D正確答案D例3(單選)如圖3所示為理想變壓器，原線圈的匝數(shù)為1 000 匝，兩個副線圈的匝數(shù)n250 匝，n3100 匝，L1是“6 V,2 W”的小燈泡，L2是“12 V,4 W”的小燈泡，當原線圈接上交流電壓時，L1、L2都正常發(fā)光，那么原線圈中的電流為()圖3A. A B. A C. A D. A解析由P入P出知，I1U16 W，又所以U1U26 V120 V所以I1 A A答案C三、理想變壓器中的動態(tài)分析例4(雙選)如圖4所示為一含理想變壓器的電路圖，K為單刀雙擲開關，

9、P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1為原線圈中的電流，則()圖4A保持U1及P的位置不變，K由a扳向b時，I1將增大B保持U1及P的位置不變，K由b扳向a時，R消耗功率增大C保持U1不變，K接在a處，使P上滑，I1將增大D保持P的位置不變，K接在a處，若U1增大，I1將增大解析保持U1及P的位置不變，K由a扳向b時，n1減小，增大，由U2U1知U2變大，則輸出電流I2增大，輸出功率增大，輸入功率也增大，由P1U1I1知，I1增大，A正確同理，K若由b扳向a，R消耗功率將減小，B錯誤U1不變，K接在a處，使P上滑時，I2減小，I1也減小，故C錯保持P的位置不變，K接在a

10、處，使若U1增大，則U2也增大，即I2增大，由I1I2知，I1也應增大，故D正確答案AD1(對變壓器原理的理解)(單選)如圖5所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1n241，當導線在平行導軌上勻速切割磁感線時，電流表的示數(shù)是12 mA，則副線圈中電流表的示數(shù)是()圖5A3 mA B48 mAC零 D與R阻值有關答案C解析當導線在平行導軌上勻速運動時，產生的電流是恒定的電流，不會使副線圈的磁通量變化，因而副線圈中無感應電流，選項C正確2(理想變壓器基本規(guī)律的應用)(單選)如圖6所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為201，兩個標有“12 V,6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端當兩燈泡都正常工作時，原

11、線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想電表)的示數(shù)分別是 ()圖6A120 V,0.10 A B240 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 A答案D解析燈泡正常工作，副線圈電壓U212 V，副線圈電流I22 A1 A，根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流I1I20.05 A，原線圈電壓U120U2240 V，選項D正確3(理想變壓器中的動態(tài)分析)(雙選)如圖7所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓u，其瞬時值表達式為u220 sin (100t) V，現(xiàn)把單刀雙擲開關與a連接，則(

12、)圖7A電壓表的示數(shù)為22 VB流過滑動變阻器的電流的方向每秒改變100次C在滑動變阻器的觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變大D若把單刀雙擲開關由a扳向b時，保持滑動變阻器的觸頭P不動，電壓表示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小答案AB解析理想變壓器可以變壓、變流，但不改變功率和頻率；由交變電壓的表達式可知，該交變電壓的頻率為50 Hz，而產生交變電壓的線圈每轉一圈，其電流變向兩次，故B正確；電壓表的讀數(shù)是有效值，根據(jù)理想變壓器的變壓比等于匝數(shù)比可知，該電壓表的讀數(shù)為22 V，A正確；滑動變阻器的觸頭P向上移動，其接入電路的阻值減小，而變壓器兩端的電壓不變，則電壓表的讀數(shù)不變，副線圈中的電

13、流變大，則電流表的讀數(shù)變大，C錯誤；單刀雙擲開關由a扳向b，變壓器的原線圈的有效匝數(shù)減小，由可知，U變大，變壓器的輸出功率和輸入功率變大，故電壓表和電流表的讀數(shù)都變大，D錯誤題組一對變壓器原理的理解1(單選)如圖所示四個電路，能夠實現(xiàn)升壓的是 ()答案D解析變壓器只能對交變電流變壓，不能對直流變壓，故A、B錯誤；由于電壓與線圈匝數(shù)成正比，所以D能實現(xiàn)升壓2(雙選)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為101，以下說法中正確的是()A穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是101B穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等C原、副線圈每一匝產生的電動勢瞬時值之比為101D正常工作時原、副線圈的輸入、輸出功率之比為11

14、答案BD解析對于理想變壓器，認為無磁通量損失，因而穿過兩個線圈每一匝的磁通量相同，磁通量的變化率相同，每匝線圈產生的感應電動勢相等，電壓與匝數(shù)成正比理想變壓器沒有能量損失，故輸入功率等于輸出功率題組二理想變壓器基本規(guī)律的應用3(雙選)如圖1所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n11 100匝，接電壓U1220 V的交流電，副線圈接“20 V10 W”的燈泡，燈泡正常發(fā)光，則 ()圖1A副線圈的匝數(shù)n2200匝B副線圈中的電流I20.5 AC原線圈中的輸入功率為10 WD原線圈中的電流I10.1 A答案BC解析本題考查變壓器的知識意在考查學生對變壓器知識的理解由于理想變壓器的電壓比等于匝數(shù)比，副線圈

15、匝數(shù)n2100匝，A錯誤；理想變壓器的原、副線圈的功率相同，所以原線圈的輸入功率為10 W，C正確；由功率PUI可得副線圈中的電流I20.5 A，原線圈中的電流I1I20.045 A，B正確，D錯誤4(單選)如圖2所示，理想變壓器的原線圈接在u220 sin 100t V的交流電源上，副線圈接有R55 的負載電阻原、副線圈匝數(shù)之比為21.電流表、電壓表均為理想電表，下列說法中正確的是()圖2A原線圈中電流表的讀數(shù)為1 AB原線圈中的輸入功率為220 WC副線圈中電壓表的讀數(shù)為110 VD副線圈中輸出的交流電的周期為50 s答案A解析先計算副線圈的電壓的有效值，原線圈電壓的有效值為220 V，根

16、據(jù)匝數(shù)比可以得到副線圈的電壓的有效值為110 V，根據(jù)負載電阻的大小可以知道副線圈中電流為2 A，根據(jù)原、副線圈的輸入功率和輸出功率相等可以知道原線圈中輸入功率為220 W，電流有效值為1 A副線圈中輸出的交流電的周期與原線圈相同為0.02 s.5(單選)一臺理想降壓變壓器從10 kV的線路中降壓并提供200 A的負載電流已知兩個線圈的匝數(shù)比為401，則變壓器的原線圈電流、輸出電壓及輸出功率是()A5 A,250 V,50 kWB5 A,10 kV,50 kWC200 A,250 V,50 kWD200 A,10 kV,2103 kW答案A解析由得：I1200 A5 A；由得：U2 V250

17、V；由理想變壓器功率關系得：P入P出U1I1U2I2200250 W50 kW.故正確選項為A.6(雙選)圖3甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是()圖3A線圈匝數(shù)n1n2，n3n2，n3n4C甲圖中的電表是電壓表，輸出端不可短路D乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路答案CD解析題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1n2，題圖甲中的電表為電壓表；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3n4，題圖乙中的電表為電流表，故選項C、D正確7.(雙選)如圖4所示，一只理想變壓器原線圈與頻率為50 Hz的正弦交變電源相連，兩個阻值均為20

18、 的電阻串聯(lián)后接在副線圈的兩端圖中的電流表、電壓表均為理想交流電表，原、副線圈分別為200匝和100匝，電壓表的示數(shù)為5 V則 ()圖4A電流表的讀數(shù)為0.5 AB流過電阻的交變電流的頻率為100 HzC交變電源的輸出電壓的最大值為20 VD交變電源的輸出功率為2.5 W答案CD解析根據(jù)歐姆定律可得副線圈中的電流I20.25 A，根據(jù)理想變壓器原、副線圈中的電流與匝數(shù)的關系可解得I10.125 A，A錯誤；理想變壓器原、副線圈中的交變電流的頻率相同，都為50 Hz，B錯誤；副線圈輸出電壓的有效值為10 V根據(jù)正弦交變電流的最大值和有效值的關系可得其最大值應為U2m10 V原、副線圈電壓比為，可

19、得交變電源輸出電壓的最大值為U1m20 V，C正確；對于理想變壓器，交變電源的輸出功率等于變壓器副線圈負載消耗的功率，P2 W2.5 W，故D正確8.如圖5所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比n1n221，交流電源電壓u311sin 100t V，F(xiàn)為熔斷電流為I01.0 A的保險絲，負載R為一可變電阻圖5(1)當電阻R100 時，保險絲能否被熔斷？(2)要使保險絲不被熔斷，電阻R的阻值應不小于多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？答案(1)保險絲不會被熔斷(2)55 220 W解析原線圈電壓的有效值為U1 V220 V由得副線圈兩端的電壓U2U1220 V110 V(1)當R100 時，副線圈中電流I2 A1.10 A.由U1I1U2I2 得原線圈中的電流為I1I21.10 A0.55 A，由于I1I0 (熔斷電流)，故保險絲不會被熔斷(2)設電阻R取某一值R0時