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四变压器1．了解变压器的基本结构．2．知道变压器为什么能改变交流的电压．3．能通过探究知道变压器原、副线圈的匝数和电压的关系．一、变压器的结构1．变压器由________和绕在_________________组成．2．线圈(1)与电源(或电路的上一级)连接的线圈叫________(或叫初级线圈)．(2)与负载(或电路的下一级)连接的线圈叫________(也叫次级线圈)．铁芯铁芯上的线圈原线圈副线圈3．变压器组成如图3－4－1所示：二、变压器的工作原理1．变压器工作的基本原理和发电机一样，也是________规律．2．当原线圈上加交变电压U1时，原线圈中就有交变电流，铁芯中产生交变的________，在原、副线圈中都要引起___________，如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生_________．3．穿过每匝线圈中的磁通量的________是一样的，因此每匝线圈中产生的感应电动势大小相等，匝数越多，______________越大．温馨提示变压器不能改变直流电的电压．电磁感应磁通量感应电动势感应电流变化率总感应电动势一、变压器的工作原理变压器的示意图图3－4－2变压器的变压原理是电磁感应．如图3－4－2所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势．如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈．其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能．特别提醒(1)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，叫做互感现象．(2)互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化．(3)变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用．二、变压器的工作规律1．电压关系设原、副线圈的匝数为n1、n2，原、副线圈两端的电压为U1、U2，由于穿过原、副线圈的磁通量的变化率相同，设在原、副线圈中产生的感应电动势为E1和E2，由法拉第电磁感应定律得E1＝n1ΔΦΔt，E2＝n2ΔΦΔt，则有E1E2＝n1n2.对于理想变压器E1＝U1，E2＝U2，所以U1U2＝n1n2.这就是电压比关系，即原、副线圈的电压与对应匝数成正比．2．功率关系对于理想变压器，由于不考虑能量损失，由能量守恒得P入＝P出，即P1＝P2.3．电流关系由P1＝P2，即I1U1＝I2U2，又U1U2＝n1n2，所以I1I2＝n1n2，原、副线圈中电流与对应的匝数成反比．特别提醒(1)变压器不会改变交变电流的频率．(2)电流比I1I2＝n2n1适用于只有一个原、副线圈的情况．变压器的原理和理解例1如图3－4－3所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是()图3－4－3A．图中M是闭合的铁芯B．发电机应与线圈Ⅰ相连，升高后的电压由c、d两端输出C．电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈D．变压器是根据电磁感应原理工作的解析由题知该变压器为升压变压器，所以原线圈匝数小于副线圈匝数，故Ⅱ为输入端即接发电机，Ⅰ为输出端，B错；铁芯提供闭合的磁路，使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能，所以C项错，故选A、D.答案AD1．对一正在工作中的变压器，下列说法正确的是()A．副线圈中的电流是从原线圈中传过来的B．铁芯是用来导电的C．副线圈中电流变小，原线圈中的电流也一定减小D．副线圈相当于一个电源【答案】CD【解析】原、副线圈及铁芯间都是彼此绝缘的，铁芯是用来导磁的，故A、B错；由能量守恒知C正确；副线圈把磁场能转化为电能，给用电器提供电压电流，相当于一个电源．变压器的规律及应用例2一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图3－4－4所示．图3－4－4(1)当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为________A.(2)当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为________A，此时输入功率为________W.解析(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零．答案(1)00(2)440.4419.36(2)由U2U1＝n2n1得：U2＝U1n2n1＝220×4402200V＝44V(电压表读数)，I2＝U2R＝44100A＝0.44A(电流表读数)，P入＝P出＝I2U2＝0.44×44W＝19.36W.借题发挥(1)变压器只改变交流电的电压，不改变直流电的电压．(2)理想变压器的输入功率等于输出功率．输出功率决定输入功率大小．2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是()A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1【答案】BD【解析】对理想变压器，无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生感应电动势相等，电压与匝数成正比；理想变压器可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．B、D正确．1．下列说法中不正确的是()A．变压器也可能改变恒定电压B．变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流C．变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成D．变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用变压器的原理和理解【答案】A【解析】变压器可以改变交变电流的电压、电流，其工作原理是电磁感应现象．2．(2017年佛山学业水平模拟)若一台理想变压器的原、副线圈的匝数、电压、电流和电功率分别用n1、n2、U1、U2、I1、I2和P1、P2表示，则下列关系式正确的是()A．U1：U2＝n1：n2B．U1：U2＝n2：n1C．I1：I2＝n1：n2D．P1：P2＝n1：n2【答案】A【解析】理想变压器输入电压和输出电压之比为U1∶U2＝n1∶n2，故A正确，B错误；对于单个原、副线圈的变压器，电流之比等于匝数的反比，故I1∶I2＝n2∶n1，故C错误；理想变压器不能改变功率，即输出功率和输入功率相等，故D错误．故选A.3．如图3－4－5所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表的读数为12mA，那么安培表的读数为()A．0B．3mAC．48MaD．与R大小有关变压器的规律及应用图3－4－5【答案】A【解析】导线AB切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv，为定值，故变压器原线圈中磁通量无变化，副线圈中无感应电动势，所以的示数为零．4．如图3－4－6所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电压，在其他条件不变的情况下，为使变压器输入功率增大，可使()A．原线圈匝数n1增加B．副线圈匝数n2增加C．负载电阻R的阻值增大D．负载电阻R的阻值减小【答案】BD图3－4－6【解析】由变压比U1U2＝n1n2及P入＝P出，知P入＝P出＝I2U2＝U22R＝U1n2n12·1R＝U21n22n21R，“原线圈两端电压为一最大值不变的正弦式交变电压”的含义是原线圈两端电压U1(交流电压有效值)恒定．故选B、D.