《變壓器》導(dǎo)學(xué)案

1、四、 變壓器【 要點(diǎn)導(dǎo)學(xué) 】1變壓器的工作原理互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)原線圈上加交變電壓，原線圈中就有交變電流，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，原、 副線圈中都要引起感應(yīng)電動(dòng)勢若副線圈是閉合的， 則副線圈中就要產(chǎn)生交變電流，此交變電流也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，在原、 副線圈中同樣要引起感應(yīng)電動(dòng)勢在原、 副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫互感現(xiàn)象正是由于互感現(xiàn)象才使得原、副線圈雖不相連，電能卻可以通過磁場從原線圈到達(dá)副線圈示意圖如圖5-4-1。2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，磁通量全部集中在鐵芯內(nèi)，稱為理想變壓器。理想變壓器的輸入功率等于輸出功率。即P1 P2。3

2、理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系：U1/U2= n 1/n2說明： 對(duì)理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線圈的情況。即有U1/n1=U2/n2=U 3/n3=。這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F芯內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動(dòng)勢，因此每組線圈的電動(dòng)勢與匝數(shù)成正比。 在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動(dòng)勢，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。4理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系I1/I 2= n2/n1（適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器）說明： 原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個(gè)的情況，

3、一旦有多個(gè)副線圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I 1= U2I2+ U 3I3+U 4I4+再根據(jù)U2=n2U1/n1U3=n3U1/n1U4=n4U1/n1可得出：n1I 1=n2I2+ n3I 3+ n4I4+5注意事項(xiàng)(1)在理想變壓器的公式中，功率關(guān)系和變壓公式是基本公式。(2)當(dāng)變壓器原副線圈匝數(shù)比(n1/n2)確定以后,其輸出電壓U2是由輸入電壓U1決定的 (即U2=n2U1/n1)但若副線圈上沒有負(fù)載,副線圈電流為零，輸出功率為零,則輸入功率為零,原線圈電流也為零,只有副線圈接入一定負(fù)載,有了一定的電流,即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了

4、相應(yīng)的電流(I1=n2I2/n1)，同時(shí)有了相等的輸入功率，(P 入 =P 出 )所以說：變壓器上的電壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負(fù)載來決定的?！痉独觥坷?1、 一臺(tái)理想變壓器，當(dāng)原線圈接220V 交流電源時(shí)，副線圈的輸出電壓是11V，如果保持原線圈的電壓不變，將副線圈拆去18匝后，副線圈兩電壓降為8V，則原線圈的匝數(shù)為多少？解析： 本題根據(jù)理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系進(jìn)行求解。因理想變壓器電壓與匝數(shù)的成正比關(guān)系，現(xiàn)副線圈電壓下降3V，故：U1:n1=3:18，解得：n1=1320匝。12 / 8例 2 如圖5 4 2所示電路中要使電流表讀數(shù)變大，可采用的方法有(A .將R

5、 上的滑片向上移動(dòng). B .將R 上的滑片向下移動(dòng).C .將電鍵S 由 1擲向 2D . 將電鍵S 由 1擲向3解析： 在輸入電壓和匝數(shù)比n1/n2一定的情況下,輸出電壓U2是一定的,當(dāng)R 減小時(shí) ,由I=U 2/R 可知電流表讀數(shù)變大,故應(yīng)向下移動(dòng),(B)正確.在輸入電壓U1一定的條件下 ,減小匝數(shù)比n1/n2,則輸出電壓U2增大,( U2= n2U1/ n1) ，故電流強(qiáng)度增大，應(yīng)擲向 2 (C)正確，正確的答案是B、 C。拓展： 本題討論的是理想變壓器負(fù)載變化引起電表讀數(shù)變化的問題，應(yīng)抓住變壓器的電壓比、電流比及輸入和輸出功率相等來求解本題。本題如果把負(fù)載電阻的滑動(dòng)觸片向上移動(dòng)，圖中所有

6、交流電表的讀數(shù)及輸入功率的變化情況又如何呢？請(qǐng)自行分析解答。例 3、 有 5個(gè)完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原副線圈電路中，如圖5-4-3所示，若將該電路與交流電源接通，且電鍵接到1位置，發(fā)現(xiàn)5個(gè)燈亮度相同；若將電鍵接到2位置，且在變化中燈泡都不會(huì)燒毀，則可能的是A. 該變壓器是降壓變壓器，線圈匝數(shù)比為4： 1B.該變壓器是升壓變壓器，線圈匝數(shù)比為1： 4C.副線圈電路中的燈泡仍發(fā)光，只是更亮些D.副線圈電路中的燈泡仍發(fā)光，只是更暗些解析： K 接 1時(shí)，燈均正常發(fā)光，表明I1=I 2',I2=4I 1,N1/N2=I 2/I1=4/1 ，變壓器為降壓變壓器。這時(shí)電源電壓不等于輸入電

7、壓：U=U 燈 +U 1>U 1U 燈 =U 2K 接 2時(shí) ,U1=U 變大 ,由電壓變比關(guān)系可知U2變大,燈均變亮.答： AC 正確 拓展： 解決變壓器問題要注意以下幾點(diǎn)：( 1) 當(dāng)變壓器原線圈回路有除變壓器之外的其它用電器時(shí)，變壓器的輸入電壓以及變比公式中的U1并不是電源的電壓。( 2)當(dāng)變壓器本身不變，輸出端負(fù)載不變時(shí)，由于輸入回路結(jié)構(gòu)的變化，可能導(dǎo)致輸入功率的變化。如本例，電鍵從1到 2， P 出 增加， P 入 增加。（ 3） 當(dāng)原線圈輸入電壓一定，變壓器一定時(shí)，由于負(fù)載的變化同樣會(huì)導(dǎo)致輸P 出 =P 入 。能力訓(xùn)練 】1、一個(gè)正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列的哪個(gè)物

8、理量不一定相等：B、電流的有效值A(chǔ)、交變電流的頻率C、電功率D 、磁通量的變化率2、變壓器在使用中，下列說法中正確的是（）A.原線圈中輸入的電流，隨著副線圈中的輸出電流的增大而增大B.原線圈輸入的電壓，隨著副線圈中的輸出電流的增大而增大C.當(dāng)副線圈空載（斷路 ）時(shí)，原線圈中無電流D.當(dāng)副線圈空載時(shí)，原線圈上電壓為零3、有一負(fù)載電阻為R，當(dāng)它接到30V 直流電源上時(shí)，消耗的功率為P，現(xiàn)有一臺(tái)理想變壓器，它的輸入電壓U=300sint V， 若把上述負(fù)載接到此變壓器副線圈的兩端，消耗的功率為0.5P，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為 （）A.10： 1B.14.1： 1C.17.3： 1D.7.07：

9、 14、有一個(gè)理想變壓器,原線圈1200匝 ,副線圈400匝 ,現(xiàn)在副線圈上接一個(gè)變阻器R,如圖5 4 4所示,則下列說法中正確的是: （）A、安培表A 1與 A2的 -示數(shù)之比為3:1B、伏特表V 1與 V2的示數(shù)之比為3:1C、當(dāng)變阻器滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí),原線圈的輸入功率將增加D、原、副線圈的功率之比為3:15、如圖5-4-5所示，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1： 2，電源電壓為220 V， A是額定電流是1 A 的保險(xiǎn)絲，R 為調(diào)電阻，為了不使原線圈中的保險(xiǎn)絲被熔斷，對(duì) R 的阻值最小不小于（）A.440B.220 C.660 D.880 6、如圖5-4-6所示，一個(gè)理想變壓器，初級(jí)線圈的

10、匝數(shù)為n1， a、 b 接交流電源，n2， 與負(fù)載電阻R 相連接；R 40， 圖中電壓表的示數(shù)為100V，0.4A，下列說法正確的是（）A.次級(jí)線圈中的電流的最大值為1AB.初級(jí)和次級(jí)線圈的匝數(shù)比n1:n2=2:5C.如果將另一個(gè)阻值也為R 的電阻與負(fù)載電阻并聯(lián)，圖中電流表的示數(shù)為2AD.如果將另一個(gè)阻值也為R 的電阻與負(fù)載電阻串聯(lián)，變壓器消耗的電功率是80W7、如圖5-4-7所示，M 為理想變壓器，電表均可視為理想表，接線柱a、 b 接電u 311sin314t（ V）的正弦交流電源。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上滑動(dòng)時(shí)，示（）A、 A1 、 A2B、 A2、 V2C、 A1、 A2、 V2D、

11、A1、 A2、 V1、 V28、一臺(tái)理想變壓器，其原線圈2200匝，副線圈440匝，并接一個(gè)100 的負(fù)載電5-4-8所示。1）當(dāng)原線圈接在44V 直流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)V，電流表示數(shù)A。2）當(dāng)原線圈接在220V 交變電源上時(shí)，電壓表示數(shù)V, 電流表示數(shù)A。W，變壓器效率。9、如圖5-4-9的理想變壓器，它的初級(jí)線圈接在交變電流源上，次級(jí)線圈接一個(gè)標(biāo)有 “ 12V、 100W” 的燈泡，已知變壓器初、次級(jí)線圈的匝數(shù)比18： 1 ，那么小燈泡正常工作時(shí)，圖中的電壓表的讀數(shù)為V，電流表的讀數(shù)為A。10、有一理想變壓器在其原線圈上串一熔斷電流為I0=1A 的保險(xiǎn)絲后接到220V交流電源上，副線圈接

12、一可變電阻R 作為負(fù)載，如圖5-4-10所示，已知原、副線圈的匝數(shù)比n1:n2=5:1 ,問了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的取值范圍如何？11、實(shí)驗(yàn)室中一只小發(fā)電機(jī)可輸出交變電壓u=11 sin100 ，為使規(guī)格為tV“ 220V， 60W” 的白熾燈正常發(fā)光，必須接上一只變壓器，試求這只變壓器原副線圈的匝數(shù)比及原線圈中的電流。在繞制這只變壓器時(shí)使用的導(dǎo)線有粗、細(xì)兩種不同的規(guī)格，原線圈應(yīng)該用哪一種導(dǎo)線？12、一臺(tái)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10： 1，原線圈接U=100 sin100 tV的交變電壓，副線圈兩端用導(dǎo)線接規(guī)格為“ 6V， 12W” 的小燈，已知導(dǎo)線總電阻r=0.5 , 試求：副線圈應(yīng)

13、接幾盞小燈？這些小燈又如何連接才能使這些小燈都正常發(fā)光？變壓器問題解題思路思路1：電壓思路變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)U1/n1=U2/n2=U3/n3=。思路2： 功率思路理想變壓器的輸入、輸出功率為P 入 =P 出 ，即P1=P2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)P1=P2+P3+。思路3：電流思路由 I=P/U 知，對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)n1I1=n2I 2+n3I3+。思路4：制約思路1電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定時(shí)，輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U2=n2U1/n1。2電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I 2決定，即I1=n2I2/n1。3 負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2=P負(fù) 1+P負(fù)