[名校联盟]天津市青光中学高二物理《变压器》学案

四、变压器 【要点导学】 1．变压器的工作原理 互感现象是变压器工作的基础．原线圈上加交变电压，原线圈中就有交变电流，在铁芯中产生交变磁通量，原、副线圈中都要引起感应电动势．若副线圈是闭合的，则副线圈中就要产生交变电流，此交变电流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．在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫互感现象．正是由于互感现象．才使得原、副线圈虽不相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈．示意图如图5-4-1。 2．理想变压器 忽略原副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，磁通量全部集中在铁芯内，称为理想变压器。理想变压器的输入功率等于输出功率。即P1＝P2。[来源:Zxxk.Com] 3．理想变压器电压跟匝数的关系： U1/U2= n1/n2 说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有U1/n1=U2/n2=U3/n3=……。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。 4．理想变压器电流跟匝数的关系 I1/I2= n2/n1 （适用于只有一个副线圈的变压器）[来源:Zxxk.Com] 说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根据U2=n2U1/n1 U3=n3U1/n1 U4=n4U1/n1……可得出： n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+…… 5．注意事项 (1)在理想变压器的公式中，功率关系和变压公式是基本公式。 (2)当变压器原副线圈匝数比(n1/n2)确定以后,其输出电压U2是由输入电压U1决定的(即U2=n2U1/n1)但若副线圈上没有负载 ,副线圈电流为零，输出功率为零 ,则输入功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流（I1=n2I2/n1），同时有了相等的输入功率，（P入=P出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。 【范例精析】 例1、一台理想变压器，当原线圈接220V交流电源时，副线圈的输出电压是11V，如果保持原线圈的电压不变，将副线圈拆去18匝后，副线圈两电压降为8V，则原线圈的匝数为多少？ 解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解。因理想变压器电压与匝数的成正比关系，现副线圈电压下降3V，故：U1:n1=3:18，解得：n1=1320匝。 例2．如图5－4－2所示电路中要使电流表读数变大，可采用的方法有（　　） A .将R上的滑片向上移动. B .将R上的滑片向下移动. C .将电键S由1掷向2 D .将电键S由1掷向3 解析：在输入电压和匝数比n1/n2一定的情况下,输出电压U2是一定的,当R减小时,由I=U2/R可知电流表读数变大,故应向下移动,(B)正确.在输入电压U1一定的条件下,减小匝数比n1/n2,则输出电压U2增大,（U2= n2U1/ n1），故电流强度增大，应掷向2 (C)正确，正确的答案是B、C。 拓展：本题讨论的是理想变压器负载变化引起电表读数变化的问题，应抓住变压器的电压比、电流比及输入和输出功率相等来求解本题。本题如果把负载电阻的滑动触片向上移动，图中所有交流电表的读数及输入功率的变化情况又如何呢？请自行分析解答。 例3、有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副线圈电路中，如图5-4-3所示，若将该电路与交流电源接通，且电键接到1位置，发现5个灯亮度相同；若将电键接到2位置，且在变化中灯泡都不会烧毁，则可能的是 A.该变压器是降压变压器，线圈匝数比为4：1 B.该变压器是升压变压器，线圈匝数比为1：4 C.副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更亮些 D.副线圈电路中的灯泡仍发光，只是更暗些 解析：K接1时，灯均正常发光，表明I1=I2',I2=4I1,N1/N2=I2/I1=4/1，变压器为降压变压器。这时电源电压不等于输入电压： U=U灯+U1>U1 U灯=U2 K接2时,U1=U变大,由电压变比关系可知U2变大,灯均变亮. 答：AC正确 拓展：解决变压器问题要注意以下几点： （1）当变压器原线圈回路有除变压器之外的其它用电器时，变压器的输入电压以及变比公式中的U1并不是电源的电压。 （2）当变压器本身不变，