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第五章 交变电流

第四节 变压器 学案

班别 姓名 学号

一、自主预习 一、变压器

1．变压器的构造：原线圈 、副线圈 、铁芯，如图（1）。

图（1） 图（2）

2．电路图中的符号，如图（2）。 二、变压器的工作原理

在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫________； 铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在________，提高变压器的效率。 三、理想变压器原、副线圈基本关系的应用 1．基本关系

（1）________； （2）

U1n1U1U2U3???=…； ，有多个副线圈时，仍然成立，U2n2n1n2n3I1n2?，电流与匝数成________，只对一个副线圈的变压器适用，有多个副线圈时，由输入功I2n1（3）

率和输出功率相等确定电流关系，n1I1=n2I2+n3I3+…；

（4）原、副线圈的每一匝的磁通量都________，磁通量变化率也相同，频率也就相同。 2．制约关系

（1）电压：副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定； （2）功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定； （3）电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。 3．两种特殊的变压器模型 （1）自耦变压器

高中物理中研究的变压器本身就是一种忽略了能量损失的理想模型，自耦变压器（又称调压器），它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以________也可以________，变压器的基本关系对自耦变压器均适用。

（2）互感器

电压互感器和电流互感器，比较如下：

电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 副线圈的连接 互感器的作用 并联在高压电路中 连接电压表 将高电压变为低电压 串联在待测高流电路中 连接电流表 将大电流变成小电流 第 1 页

利用的公式 U1n1? U2n2I1n1=I2n2 4．关于理想变压器的四点说明 （1）变压器不能改变________；

（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的________； （3）理想变压器本身不消耗能量；

（4）理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为________。 互感现象 铁芯内部

P入=P出 反比 相同 升压 降压 直流电压 频率 有效值

二、课堂突破

理想变压器的动态分析

1．解决理想变压器中有关物理量的动态分析问题的方法

（1）分清不变量和变量，弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系，利用闭合 电路欧姆定律，串、并联电路特点进行分析判定；

（2）分析该类问题的一般思维流程是：

2．常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 （1）匝数比不变的情况

①U1不变，根据

U1n1?，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2也不变； U2n2②当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化； ③I2变化引起P2变化，由P1=P2知P1发生变化。 （2）负载电阻不变的情况 ①U1不变，

n1发生变化，U2变化； n2②R不变，U2变化，I2发生变化；

2U2③根据P2?和P1=P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。

R【例题】图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电R为滑动变阻器。阻，现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A。则下列说法正确的是（ ）

A．电压表V1示数增大

B．电压表V2、V3示数均增大 C．该变压器起升压作用

D．变阻器滑片是沿c?d的方向滑动 参考答案：D 三、巩固练习

1．（多选）关于理想变压器，下面各说法中正确的是（ ） A．它的输出功率等于它的输入功率 B．它的输出功率可以大于它的输入功率 C．原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比

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D．原副线圈的电流与它们的匝数成正比

2．（多选）理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、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

3．（多选）如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是（ ） A．原、副线圈匝数之比为9:1 B．原、副线圈匝数之比为1:9

C．此时a和b的电功率之比为9:1 D．此时a和b的电功率之比为1:9

4．（多选）某理想变压器的原、副线圈按如图所示电路连接，图中电表均为理想交流电表，且R1=R2，电键S原来闭合。现将S断开，则电压表的示数U、电流表的示数I、电阻R1上的功率P1、变压器原线圈的输入功率P的变化情况分别是（ ） A．U增大 B．I增大 C．P1减小 D．P减小

5．（多选）如图所示为一理想变压器和负载电阻R，下列哪些做法可增加变压器的输入功率（ ） A．只减少副线圈匝数 B．只减少原线圈匝数 C．只增加副线圈匝数 D．只减小R的阻值

6．（多选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4:1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0 V，则（ ） A．此时原线圈两端电压的最大值约为34 V B．此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C．原线圈两端原来的电压有效值约为68 V D．原线圈两端原来的电压有效值约为48 V

7．（多选）如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。两个交流电压表为理想电压表，读数分别为U1和U2；三个交流电流表为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是（ ） A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大 C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大

8．（多选）如图所示，一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成，当此变压器工作时，初级和次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出，则下列几组关系式中正确的是（ ）

U1n1U1n1? ?，A．

U2n2U3n3B．

nI1n1I?，1?3 I2n2I3n1第 3 页