3.3 变压器-2022-2023学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）

3.3：变压器 一：知识精讲归纳 考点一、变压器的原理 1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈．其构造示意图与电路中的符号分别甲、乙所示． 2． 原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势． (2)原理图解 考点二、电压与匝数的关系 1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型． 2．变压器原、副线圈中的电压关系 (1)只有一个副线圈：＝； (2)有多个副线圈：＝＝＝… 3．自耦变压器 铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图所示． 理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即＝. 4．两类变压器 副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器． 考点三、变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量． 考点四、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系 1．功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出． 2．电流关系 (1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或＝. (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋… 考点五、理想变压器的制约关系和动态分析 1．电压、电流、功率的制约关系 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝. (2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0. (3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝(只有一个副线圈时)． 2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1. 二：考点题型归纳 题型一：变压器的原理和电压、电流和匝数的关系 1．（2022·全国·高二）如图，理想变压器输入端电压随时间变化为，在原线圈回路中串联阻值为R的电阻，a、b、c为副线圈上的3个抽头。若仅在抽头a、b间接入阻值为R的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率为P；若仅在抽头b、c间接入阻值为的电阻，原线圈回路中电阻R消耗的功率也为P。已知原线圈匝数与a、b间线圈匝数之比为，下列说法正确的是（　　） A．a、b间线圈匝数与b、c间线圈匝数之比为 B．原线圈匝数与b、c间线圈匝数之比为 C．仅在抽头a、b间接入电阻R时，a、b两端电压为 D．仅在抽头b、c间接入电阻R时，b、c两端电压为 2．（2022·全国·高二课时练习）一含有理想变压器的电路如图所示，图中三个电阻的阻值均为R，A为理想交流电流表，u为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当开关S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为（　　） A． B． C． D． 3．（2022·陕西渭南·高二期末）华为手机充电器中装有变压器。用正弦交流电路给手机充电时，原线圈两端电压为220V，副线圈两端电压为5V，副线圈电流为2.2A，若将变压器视为理想变压器，则（　　） A．原副线圈的匝数比为4.4：1 B．原线圈的电流为0.05A C．副线圈两端电压的最大值为5V D．原副线圈的功率之比为44：1 题型二：理想变压器两端的功率计算 4．（2022·湖北·襄阳市第一中学高二阶段练习）如图所示，为某小型发电站的输电示意图。发电站的输出功率为100kW，经变压器升压后，输出电压为，发电站到用户的距离是20km，输电线的总电阻为，经过降压变压器给一居民小区供电，变压器均为理想变压器。下列判断正确的是（　　） A．输电线路中的电流为1000A B．用户获得的功率为99kW C．若输出电压加倍，线路损耗的电功率减半 D．若用户所需电压220V，则降压变压器原副线圈匝数比为490∶11 5．（2022·全国·高二课时练习）如图，理想变压器的原副线圈匝数比为，定值电阻、的阻值比为6∶1，在a、b间输入有效值不变的正弦交流电压，调节滑动变阻器的滑片，当a、b端输入的功率为时，消耗的功率为P，则滑动变阻器消耗的功率为（　　） A． B． C． D． 6．（2022·四川·成都外国语学