互感现象及变压器
互感和变压器参数测量
方法二：
当开关K闭合瞬间，线圈2的 两端将产生一个互感电动势 ，电表2有电压值。 若为正值，则接电压表正端 与电源接“+”端为同名端 ，若为负值则是异名端。
互感线圈与变压器参数测定
实验内容 1、直流通断法判断变压器的同名端 电路右图所示，按图 接线后，合上开关的瞬 间，观察并记录实验现 象，写出判别结论。
互感及变压器参数的测定
一、互感及变压器参数的测定
实验目的
1
掌握耦合线圈和变压器同名端 的判别方法。
2
掌握耦合线圈互感系数、耦合系 数的测量方法。
互感线圈与变压器参数测定
实验仪器Βιβλιοθήκη 函数信号发生器 交流毫伏表 万用表 DGDZ-2型电工电子综合实验箱
互感线圈与变压器参数测定
实验原理 一、互感线圈M、L1 和L2测定 次级开路法
Z1=U1/I1
M=U2/(ωI1)
互感线圈与变压器参数测定
实验原理 一、互感线圈M、L1 和L2测定 次级开路法
Z2= U2' /I2
M= U1'/(ωI2)
互感线圈与变压器参数测定
实验原理 二、变压器同名端的判断
方法一：
若 则1、4为同名端，正接 若 则1、3为同名端，反接
互感线圈与变压器参数测定
互感线圈与变压器参数测定
实验内容 2、次级开路法判断变压器的同名端 电路右图所示，图中 Us是频率为1KHz的正弦 信号，R=1KΩ,调节输入 信号电压幅值，使电阻R 的电压UR=0.1V，测量 U12、U34和U13 ，写出判 别原理和结论。
互感线圈与变压器参数测定
实验内容 3、采用次级开路法测量互感线圈参数
平衡变压器 原理
平衡变压器原理
平衡变压器是一种特殊的变压器，其原理是利用互感现象实现输入电压与输出电压之间的变换，同时保持两侧电路的电压平衡。
平衡变压器通常由两个线圈绕制在同一个铁芯上，其中一个线圈为输入线圈，另一个为输出线圈。
当输入线圈通入交流电源时，由于输入线圈与输出线圈之间存在互感作用，输入线圈上流动的电流将引起输出线圈上感应出的电动势。
根据法拉第电磁感应定律，当输入电流发生变化时，输出线圈上就会产生感应电势，从而产生输出电流。
为了保持平衡，平衡变压器通常设计成相互对称的结构，即输入线圈与输出线圈的匝数相等，并且在铁芯的设计上也要保持平衡。
这样，在输入线圈和输出线圈上产生的磁通量和电动势就能够相互抵消，从而实现电路的平衡。
平衡变压器常用于传输信号或干扰抑制等特殊应用中。
例如，在通信系统中，平衡变压器可以将差分信号从一个电路传输到另一个电路，从而实现信号的传递和隔离。
同时，平衡变压器还可以抑制由于干扰引起的共模干扰信号，提高信号的传输质量。
总之，平衡变压器通过充分利用互感作用，在输入端和输出端之间实现电路的平衡，从而实现输入电压与输出电压之间的变换。
它在通信系统和其他特殊应用中起着重要作用。
互感和变压器
【例9】 如图所示的理想变压器原线圈Ⅰ接到220V的交流电源上，副线圈有两 个，副线圈Ⅱ的匝数n2＝30匝，与一个标有“12V 12W”的灯泡L组成 闭合回路，且灯L正常发光，副线圈Ⅲ的输出电压U3＝110V，与电阻R 组成闭合回路，通过电阻R的电流强度为0.4A，副线圈Ⅲ的匝数n3＝ ______匝；原线圈Ⅰ中的电流强度I1＝_______。
互感和变压器
1．互感 两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生 的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感现 象，这种感应电动势叫做互感电动势。 利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用 互感现象。
2．变压器 ⑴闭合铁芯变压器的电路图，其特点是铁芯上只绕有一个线 圈。把整个线圈作为原线圈，而取线圈的一部分作为副线圈。原线圈 接在电压恒为 的正弦交流电源上，电流表Al、A2均为理想电表。当触 头 向上移动时，下列说法正确的是( ) A．A1读数变大 B．A2读数变小 C．变压器的输入功率变大 D．变压器的输入功率不变
探究：变压器是否可以给直流电变压？
2．变压器——多个副线圈
【例1】下图中，可以将电压升高给电灯供电的变压器是(
)
【例2】 下列正确说法是 ( ) 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 1
【例3】 某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示 规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是( ) A．输出电压的最大值为36V B．原、副线圈中电流之比为55∶9 C．变压器输入、输出功率之比为55∶9 D．交流电源有效值为220V，频率为50Hz
电磁感应中的互感与自感现象解析
电磁感应中的互感与自感现象解析电磁感应是电磁学中的一个重要概念，它描述了电流变化所引起的磁场变化，以及磁场变化所引起的电流变化。
在电磁感应的过程中，互感与自感是两个重要的现象。
互感是指两个或多个线圈之间通过磁场相互作用而产生的电压变化的现象。
当一个线圈中的电流变化时，它所产生的磁场会穿过另一个线圈，从而引起另一个线圈中的电流变化。
这种现象在变压器中得到了广泛应用。
变压器的原理就是利用互感现象，通过改变线圈的匝数比例来改变电压大小。
自感是指一个线圈中的电流变化所引起的自身电压变化的现象。
当一个线圈中的电流变化时，它所产生的磁场会穿过自身，从而引起自身的电压变化。
这种现象在电感器中得到了广泛应用。
电感器可以根据电流的变化来测量电流的大小。
互感和自感是相互关联的，它们都是由于电流变化所引起的磁场变化。
互感是线圈之间的相互作用，而自感是线圈内部的自身作用。
它们都遵循法拉第电磁感应定律，即磁通量的变化率等于感应电动势。
在实际应用中，互感和自感有着广泛的应用。
除了变压器和电感器之外，它们还被应用于电动机、发电机、无线电通信等领域。
在电动机中，互感和自感的相互作用使得电能转化为机械能；在发电机中，互感和自感的相互作用使得机械能转化为电能；在无线电通信中，互感和自感的相互作用使得电信号的传输成为可能。
除了实际应用外，互感和自感还有着深刻的物理原理。
它们揭示了电磁场的本质和电磁波的传播规律。
通过对互感和自感的研究，科学家们深入理解了电磁感应的机制，为电磁学的发展做出了重要贡献。
总之，互感和自感是电磁感应中的重要现象，它们描述了电流变化所引起的磁场变化，以及磁场变化所引起的电流变化。
互感和自感在实际应用中有着广泛的应用，同时也揭示了电磁场的本质和电磁波的传播规律。
通过深入研究互感和自感，我们可以更好地理解电磁学的基本原理，推动科学技术的发展。
互感现象中变压器的安全电压
互感现象中变压器的安全电压1.引言1.1 概述互感现象是物理学中一个重要的现象，广泛应用于电力系统中。
而变压器则是利用互感现象进行能量传递和电压变换的重要设备。
在使用变压器过程中，保障变压器的安全电压是至关重要的。
互感现象是指当两个或多个电路通过共同的磁场耦合时，其中一个电路中的电流变动会在其他电路中诱发电动势（即电压）。
这种通过磁场耦合产生的电流和电压变化被称为互感现象。
变压器作为利用互感现象实现电压变换的设备，具有广泛应用于电力系统中的特点。
在互感现象中，变压器的安全电压是确保变压器稳定运行的重要因素。
安全电压的定义是指在变压器中正常工作时的电压范围，超出这个范围可能会导致变压器的损坏甚至发生事故。
因此，在变压器的设计、制造和使用中，对安全电压的保障至关重要。
为了确保变压器的安全运行，需要采取一系列的措施，例如合理选择变压器的额定电压、正确安装和接线、加装过电压保护装置等。
总之，变压器在互感现象中起着至关重要的作用，而对于变压器安全电压的保障则是确保变压器稳定运行的重要因素。
只有充分认识和理解互感现象，并采取适当的措施来保障变压器的安全电压，才能确保电力系统的正常运行和人员的安全。
1.2 文章结构文章结构:本文的结构分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个方面。
概述部分将介绍互感现象以及变压器的安全电压是什么，并提出研究的重要性。
文章结构部分将简要说明本文的组织结构，包含正文的主要内容和结论的总结。
目的部分将明确本文的目标，即探讨互感现象中变压器的安全电压。
正文部分将在2.1小节介绍互感现象的基本原理，解释互感现象是如何发生的以及其作用机制。
接着，在2.2小节将详细阐述变压器的工作原理，包括变压器的基本结构和工作过程。
通过对互感现象和变压器的工作原理的深入理解，读者将能够更好地理解变压器的安全电压问题。
结论部分将在3.1小节中定义和强调安全电压的重要性，指出变压器的安全电压是保障工作环境和设备正常运行的关键。
变压器调压的原理和方式
变压器调压的原理和方式变压器是一种利用电磁感应原理来实现电能转换和电压调整的装置。
它由两个或多个密封的线圈（即主线圈和副线圈）组成，通过磁铁芯将它们连接到一起。
变压器的主要功能是将电压从一个电路传递到另一个电路，通常用于将高电压转换为低电压或低电压转换为高电压。
变压器的调压原理是基于互感现象和电磁感应定律。
当主线圈通电时，会在铁芯中产生磁场，同时副线圈也被该磁场所影响。
因为主副线圈之间存在互感作用，所以当主线圈中的电流变化时，副线圈中也会产生相应的电压变化。
通过合适选择主副线圈的匝数比例，可以实现输出电压的调整。
变压器的调压方式主要有以下几种：1.变压器的线圈匝数比例调节：通过增加或减少主线圈和副线圈的匝数比例来调整输出电压。
当副线圈的匝数比主线圈多时，输出电压将降低；反之，副线圈的匝数比主线圈少时，输出电压将增加。
2.变压器的输入电压调节：通过调整输入电压的大小来实现输出电压的调整。
在变压器的输入端加入可调节的电阻或自耦变压器，通过改变输入电压的大小来实现输出电压的调整。
3.变压器的绕组连接调节：将主副线圈以不同的方式连接起来，可以实现不同的输出电压。
常见的绕组连接方式有星形连接和三角形连接。
当主副线圈以星形连接时，输出电压将较低；当主副线圈以三角形连接时，输出电压将较高。
4.变压器副辅助调压设备：可以通过外部的调压设备来改变变压器的输出电压。
例如，在变压器的副线圈上串联一个稳压器或调压器，来调整输出电压的稳定性和精度。
总的来说，变压器的调压原理和方式通过改变主副线圈的匝数比例、输入电压、绕组连接方式以及外部调压设备等来调整输出电压。
变压器作为一种重要的电能转换装置，在电力系统中起到了关键的作用。
变压器学习中的五个易错知识点
变压器学习中的五个易错知识点周志文变压器也是高考中的易考的知识点，但在学习《变压器》这一节的时候，我发现很多同学对变压器的工作原理理解不深、不透，导致不能灵活变迁；没有理清各物理量之间的制约关系，不仔细分析题目所给的条件，在解题运用公式时，没有弄清各个公式的适用条件，生搬硬套，经常出现错误，现将学生在本节易错知识总结如下。
易错知识点1、没有弄清理想变压器的变压原理和电压比公式2121n n U U =成立的条件是：原副线圈磁通必须相等，没有能量损失。
在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：t n E ∆∆Φ=111，tn E ∆∆Φ=222。
忽略原、副线圈内阻，有U 1＝E 1 ，U 2＝E 2。
另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 21∆Φ=∆Φ，由此便可得理想变压器的电压变化规律为2121n n U U =。
此公式成立的条件是：磁路中必须是交变电磁通，且通过原副线圈磁通必须相等，没有磁损失，否则此公式不成立。
例1：在绕制变压器时，某人误将两线圈绕在如图所示的变压器铁芯的左右两个臂上。
当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。
已知线圈1、2的匝数之比N1：N2=2：1，在不接负载的情况下（ ）A ．当线圈1输入电压220V 时，线圈2输出电压为110VB ．当线圈1输入电压220V 时，线圈2输出电压为55VC ．当线圈2输入电压110V 时，线圈1输出电压为220VD ．当线圈2输入电压110V 时，线圈1输出电压为110V错误解法：由公式2121n n U U =可知，当线圈1作为输入端时，线圈2输出电压110V V 21220U U 1212＝＝⨯=n n ，故选A ；当线圈2作为输入端时，线圈1输出电压220V V 12110U U 2121＝＝⨯=n n ，故选C 。
互感现象的定义
互感现象的定义
互感现象是指两个或多个交流电路相互连接后，由于它们的参数相同，在运行时会出现互相影响的现象。
这种影响可以是电流、电压、功率等电气方面的变化，也可以是频率、相位等信号方面的变化。
在实际应用中，互感现象有着广泛的应用，如电力系统中变压器、互感器的作用，以及非线性元件的放大、混频等现象。
互感现象的定义可以简单概括为：两个或多个交流电路相互连接后，由于它们的参数相同，在运行时会出现互相影响的现象。
这里的关键词是“相互连接”、“参数相同”和“互相影响”。
首先，我们需要明确“相互连接”是指两个或多个交流电路之间的互相连接，可以是并联、串联或特殊的连接方式。
这种连接使得两个或多个电路可以共享电源、地线等资源，从而实现某些功能。
其次，需要强调的是“参数相同”是指两个或多个电路的参数完全相同，包括电压、电流、频率、相位等。
这种情况下，两个或多个
电路运行时的电流、电压、功率等电气参数将不能再各自的范围内变化，而是相互影响，从而出现了互感现象。
最后，需要指出的是“互相影响”是指两个或多个电路之间出现了互相影响的现象。
这种影响可以是电气方面的，也可以是信号方面的。
电气方面的互感现象主要体现在电压、电流等参数的变化，如变压器、互感器的作用；而信号方面的互感现象主要体现在频率、相位等信号方面的变化，如非线性元件的放大、混频等现象。
总之，互感现象是一种重要的现象，在实际应用中有着广泛的应用。
了解互感现象的定义，有助于我们更好地理解和应用这些现象，进一步推动科学技术的发展。
互感在生活中的应用
互感在生活中的应用
互感是一种电磁现象，常见于电路中。
它在生活中有以下应用：
1. 变压器：变压器是互感的一种应用。
通过互感，可以将交流电压从高电压传输到低电压或者从低电压传输到高电压，实现电能的传输和分配。
2. 电磁感应：互感现象也常用于电磁感应。
例如，当磁场穿过线圈时，会在线圈中产生感应电流。
这一现象在发电机和变压器中被广泛应用。
3. RF识别：无线识别技术（如无线电频率识别）利用互感原理，通过向特定频率的天线发送信号，然后测量接收到的信号强度，从而确定特定设备的位置和身份信息。
这种技术常用于物流、仓储和安全管理领域。
4. 电感传感器：互感也用于电感传感器中。
例如，互感传感器可以用于测量和监测电流、电压和温度等物理量的变化，并将这些变化转化为电信号，用于控制和监控系统。
5. 电子感应炉：电子感应炉是利用互感原理将高频交流电能转化为热能的设备。
通过在感应线圈中引入高频交流电流，产生强烈的交变磁场，从而加热金属工件。
总之，互感在生活中有广泛应用，在电力传输、电子设备、无线通信和工业制造等领域发挥重要作用。
互感现象的例子
互感现象的例子
互感现象是指两个或多个电路之间通过彼此的磁场而发生的相互作用。
以下是一些互感现象的例子：
1. 电感互感：当两个电感器靠近时，它们的磁场相互影响，从而导致其中一个电感器中的电流发生变化。
这种互感现象广泛应用于变压器中。
2. 变压器的互感：变压器中的主线圈和副线圈通过磁场相互影响，从而使输入电压转换为输出电压。
这种互感现象使得变压器可以实现电压的升降。
3. 线圈之间的互感：当两个线圈靠近时，它们之间的磁场相互作用可以导致电流的传递。
这种互感现象被广泛应用于无线电和电磁感应中。
4. 感应电流：当一个变化的磁场穿过一个闭合线圈时，将在该线圈中产生感应电流。
这是法拉第的电磁感应定律中的一种互感现象。
总的来说，互感现象是指通过电路间的磁场相互作用而产生的相互影响。
这些现象广泛应用于变压器、感应电磁炉等电器和无线电通信中。
互感变压器的原理
互感变压器的原理互感变压器是一种特殊类型的变压器，它利用互感作用来传输电能。
在互感变压器中，主要有两个线圈——一个是已知的输入线圈，另一个是输出线圈。
这两个线圈之间并不直接相连，而是通过一个磁场进行耦合。
当输入线圈中的电流改变时，它会产生一个变化的磁场，这个变化的磁场会影响到输出线圈中的电流，从而使得输出线圈中的电流也发生变化。
这种互相影响的现象就是互感，而互感变压器正是利用了这一现象来实现电能的传输。
互感变压器的原理主要包括磁耦合、电感反应和电磁感应三个方面。
首先，是磁耦合。
在互感变压器中，输入线圈和输出线圈之间并没有直接的电流传输，而是通过磁场进行耦合。
当输入线圈中的电流通过导线产生的磁场穿过输出线圈时，就会在输出线圈中产生感应电动势，从而激发输出线圈中的电流。
这种磁场的相互影响就是磁耦合。
其次，是电感反应。
在互感变压器中，两个线圈都有自己的电感。
当通过输入线圈的电流改变时，会引起这个线圈中的电感变化，从而产生一个感应电动势。
这个感应电动势会影响输出线圈中的电流，导致输出线圈中的电流也随之变化。
这种电感反应是互感变压器实现电能传输的重要机制。
最后，是电磁感应。
在互感变压器中，磁场的变化不仅会产生感应电动势，还会导致输出线圈中的电流发生变化。
这就是电磁感应的过程。
当输入线圈中的电流变化时，它所产生的磁场也会随之改变，从而影响到输出线圈中的电流。
这种电磁感应是实现互感变压器电能传输的核心原理。
总的来说，互感变压器是通过磁场的耦合、电感的反应和电磁感应这三个基本原理来实现电能的传输。
当输入线圈中的电流改变时，这三个原理相互作用，最终导致输出线圈中的电流也发生变化，从而实现电能的传输。
互感变压器在电力系统中有着广泛的应用，它可以实现电能的升压、降压、分配和传输，是电力系统中不可或缺的一部分。
高中物理选修3-2第五章 4 变压器-----教师版
4变压器--教师版[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解变压器的构造及几种常见的变压器.2.理解变压器的工作原理，并能运用电磁感应的规律进行解释.科学思维：1.理想化方法构建变压器模型.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系，并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系.科学探究：了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法，经历探究过程，分析现象得出探究结果.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原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈.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、方向不断变化，在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.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做理想变压器，它是一个理想化模型.2.电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U1U2＝n1n2.3.理想变压器原、副线圈功率关系P1＝P2(填“>”“＝”或“<”).4.两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器.1.判断下列说法的正误.(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.( √ ) (2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.( × ) (3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.( × ) (4)理想变压器不能改变交变电流的频率.( √ )2.一台理想降压变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________.答案 250 V 50 kW 5 A解析 由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝U 1n 2n 1＝10×103×140 V ＝250 V ；由理想变压器功率关系，得P 入＝P 出＝U 1I 1＝U 2I 2＝250×200 W ＝50 kW ，同时得I 1＝U 2I 2U 1＝250×20010×103A ＝5 A.一、变压器的原理及电压与匝数的关系如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路，接通电源，小灯泡能发光.(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？ (3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？答案 (1)当左边线圈接上交流电源时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率ΔΦΔt 都相同，若左边线圈匝数为n 1，则U 1＝E 1＝n 1ΔΦΔt .若右边匝数为n 2，则U 2＝E 2＝n 2ΔΦΔt ，故有E 1E 2＝n 1n 2；若忽略左边线圈的电阻，则有U 1＝U 电源，这样看来只要n 1≠n 2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关. (3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势.1.变压器的原理是互感现象.当原线圈接交变电压时，在铁芯中产生周期性变化的磁场，在副线圈中会产生感应电动势，由于原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上，所以穿过每一匝线圈的磁通量的变化率相等，但由于原、副线圈匝数不同，故电压不同.说明：(1)变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流. (2)变压器原、副线圈中交流电的频率相等，即变压器不改变交流电的频率. 2.变压器原、副线圈中电压关系 (1)只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2(2)有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…例1 (多选)如图1所示的理想变压器，原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶2，U 1＝2202sin ωt (V)，n 1＝1 100匝，以下说法中正确的是( )图1A.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1∶2B.穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为25V C.原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 V D.原、副线圈电压的最大值之比为1∶2 答案 BCD解析 对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量大小相等，磁通量的变化率相同，A 错误.根据E 1＝n 1ΔΦΔt 得磁通量的变化率的最大值为每一匝线圈产生的电动势的最大值，即⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt max ＝22021 100 V ＝25 V ，所以每一匝产生的电动势的有效值为0.2 V ，B 、C 正确.由于匝数比为1∶2，所以原、副线圈电压最大值之比也为1∶2，D 正确. 二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系阅读教材回答下列三个问题：(1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？ (2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系. (3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.答案 (1)理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出.(2)由能量守恒有P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2. 所以I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.(3)若有多个副线圈，则P 1＝P 2＋P 3＋…， 即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…将U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…代入得 n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…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，由U 1I 1＝U 2I 2，得：n 1I 1＝n 2I 2，即I 1I 2＝n 2n 1.(2)当有多个副线圈时，由I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…得：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋….例2 (多选)如图2所示，一理想变压器的原线圈匝数为n 1＝1 100匝，接电压U 1＝220 V 的交变电流，副线圈接“20 V 10 W ”的灯泡，灯泡正常发光，可知( )图2A.副线圈的匝数n 2＝200匝B.副线圈中的电流I 2＝0.5 AC.原线圈中的输入功率为10 WD.原线圈中的电流I 1＝0.1 A 答案 BC解析 由于理想变压器原、副线圈两端的电压比U 1U 2＝n 1n 2，则副线圈匝数n 2＝100匝，A 错误；理想变压器的原、副线圈的功率相等，所以原线圈的输入功率为10 W ，C 正确；由功率P ＝UI 可得副线圈中的电流I 2＝0.5 A ，原线圈中的电流I 1＝n 2n 1I 2≈0.045 A ，B 正确，D 错误.三、自耦变压器和互感器1.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3所示.图32.互感器交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流.互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器.(1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压(如图4所示).电压互感器应并联接入电路.(2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流(如图5所示).电流互感器应串联接入电路.图4图5例3(多选)图6甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是()图6A.线圈匝数n1<n2，n3<n4B.线圈匝数n1>n2，n3>n4C.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路答案CD解析题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，其中的电表为电流表，故选项C、D正确.例4 一自耦变压器如图7所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈，在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )图7A.U 2>U 1，U 2降低B.U 2>U 1，U 2升高C.U 2<U 1，U 2降低D.U 2<U 1，U 2升高答案 C解析 由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点过程，n 2减小，n 1不变，U 1不变，则U 2降低，C 项正确. 四、理想变压器的动态分析 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n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. (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n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1(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 →I 2→P 出→P 入→I 1.(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，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.例5(多选)(2018·孝感市八校联盟高二下学期期末联考)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图8所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片.原线圈两端接在电压为U的交流电源上.则()图8A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小答案AC解析在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定.因此Q位置不变时，输出电压不变，此时P向上滑动，副线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，故电流表的读数变小，故A正确，B错误.P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C正确，D错误.针对训练(2018·三明市高二下学期期末联考)如图9所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是()图9A.副线圈两端M 、N 的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R 上的电压减小C.通过灯泡L 1的电流增大D.原线圈中的电流增大 答案 D解析 输入电压和匝数比不变，由U 1U 2＝n 1n 2知副线圈的输出电压不变，A 错误；当K 接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I 2变大，电阻R 上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L 1的电流减小，B 、C 错误；由I 1I 2＝n 2n 1知，电流I 2变大，则I 1变大，D 正确.[学科素养] 通过改变原、副线圈的匝数、滑动变阻器滑片的位置、开关闭合等方式分析理想变压器的动态问题，使学生进一步熟练掌握理想变压器的原理，熟练掌握理想变压器原、副线圈中的电压、电流、功率关系：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1(一组副线圈)，P 1＝P 2，及U 1决定U 2、I 2决定I 1、P 2决定P 1等制约关系，培养了学生的综合分析能力，较好地体现了“科学思维”的学科素养.1.(变压器的工作原理)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈答案 C解析通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误.2.(理想变压器基本关系的应用)如图10所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L＝6 Ω，AB两端电压u1＝122sin 100πt(V).下列说法正确的是()图10A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6W 答案 D解析 根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2知U 1＝12 V ，f ＝ω2π＝50 Hz ，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V ＝6 V ，即的读数为6 V ，选项B错误；又I 2＝U 2R L ＝66A ＝ 1 A ，即的读数为1 A ，选项C 错误；根据P 入＝P 出及P 出＝U 22R L ＝626W ＝6 W ，选项D 正确.3.(互感器)(多选)如图11所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则( )图11A.甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB.甲图是电流互感器，输电电流是100 AC.乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD.图示高压输送电路输入的总功率为2.2×103 kW 答案 AD解析 题图甲中的原线圈并联在电路中，是电压互感器，电表是电压表，故B 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2，有U 1＝n 1n 2U 2＝1001×220 V ＝22 000 V ，故A 正确；题图乙中的原线圈串联在电路中，是电流互感器，电表是电流表，故C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I 1I 2＝n 4n 3，有I 1＝n 4n 3I 2＝101×10 A ＝100 A ，根据P ＝UI 得输入的总功率P ＝U 1I 1＝22 000×100 W ＝2.2×103 kW ，故D 正确.4.(理想变压器的动态分析)(2016·天津卷)如图12所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是( )图12A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大答案 B解析当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误.一、选择题考点一变压器的工作原理1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是()A.每匝线圈中磁通量的变化率B.交变电流的频率C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势答案ABC2.如图所示的四个电路，能够实现升压的是()答案 D解析变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故A、B错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以D能实现升压，C不能实现升压，故C错误，D正确.3.如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则副线圈中电流表的示数是()图1A.3 mAB.48 mAC.零D.与R 的阻值有关 答案 C解析 当导体棒在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C 正确. 考点二 理想变压器基本关系的应用4.(多选)如图2所示，Q 是熔断电流为1 A 的保险丝(电阻不计)，R 为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝2∶1.原线圈的电压为u ＝2202sin (100πt ) V.要使保险丝不熔断，则( )图2A.副线圈电流最大值不超过2 AB.副线圈中电流有效值不超过2 AC.R 的阻值一定不能小于55 ΩD.R 的阻值一定不能小于77 Ω 答案 BC解析 保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值.由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2n 1U 1＝12×220 V＝110 V .由I 1I 2＝n 2n 1得：I 2＝n 1n 2I 1＝21×1 A ＝2 A.所以R min ＝U 2I 2＝55 Ω，故B 、C 正确.5.一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5.原线圈与正弦交流电源连接，输入电压u 随时间t 变化的图象如图3所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )图3A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的理想电压表的示数是100 2 VC.经过1 min 电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×103 W 答案 D解析 设输入电压有效值为U 1，输出电压有效值为U 2，由题图知U 1＝220 V ，则由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝100 V ，I 2＝U 2R ＝10010 A ＝10 A ，故选项A 、B 错误；1 min 内电阻产生的热量Q ＝I 22Rt＝102×10×60 J ＝6×104 J ，故选项C 错误；P 入＝P 出＝U 22R＝1×103 W ，故选项D 正确.6.(多选)如图4所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交流电源上.闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A.以下判断正确的是( )图4A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3 答案 BD解析 理想变压器的输入功率等于输出功率，P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W ＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A ＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m 2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝115 2 A ≈3.1 A ，选项C 错误.7.如图5甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )图5A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u ＝220 2sin πt (V)B.电压表的示数为220 VC.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1D.变压器的输入功率为110 W 答案 C解析 由题图乙可知，ω＝2πT＝100π rad/s ，故A 错误；原线圈输入电压为220 V ，电压表示数为灯泡的额定电压U ＝PR ＝20 V ，故B 错误；由B 项分析，结合电压与匝数的关系得n 1n 2＝22020＝111，故C 正确；理想变压器的输入功率与输出功率相等，为10 W ，故D 错误. 8.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图6所示，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( )图6A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9答案AD解析设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈两端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故U1U2＝91，n1n2＝U1U2＝91，A正确，B错误；根据公式I1I2＝n2n1可得，I1I2＝19，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确.9.(2018·济宁市高二下学期期末)如图7所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U，且三个灯泡均能正常发光.下列说法中正确的是()图7A.原、副线圈匝数比为3∶1B.原、副线圈匝数比为1∶3C.AB端的输入电压为3UD.AB端的输入电压为4U答案 C解析设灯泡正常发光时，流过它的电流为I，则该变压器原线圈电流I1＝I，副线圈中电流I2＝2I，则原、副线圈匝数比n1n2＝I2I1＝2∶1；所以原线圈两端的电压为U1＝n1n2U2＝2U，则AB端输入电压为3U，A、B、D错误，C正确.考点三自耦变压器与互感器10.(2018·陕西省教学质量检测)为了测量高电压和强电流，常用到变压器的有关原理.如图8所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器.若电压互感器上下线圈的匝数比为1 000∶1，电流互感器上下线圈的匝数比为1∶100，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，下列说法正确的是()图8A.两输电线的电压为220 VB.L 2中的电流强度为10 AC.电路中输送的功率为2.2×108 WD.两输电线间的电阻为22 Ω 答案 C解析 甲是电压互感器，已知n 1∶n 2＝1 000∶1，电压表示数为U 2＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得传输电压为：U 1＝2.2×105 V ，选项A 错误；乙是电流互感器，已知n 3∶n 4＝1∶100，电流表示数为I 4＝10 A ，根据I 3I 4＝n 4n 3可得传输电流为：I 3＝1 000 A ，选项B 错误；输电线中输送的功率为P ＝U 1I 3＝2.2×108 W ，选项C 正确；两输电线间的电阻无法求得，选项D 错误. 11.钳式电流表的外形和结构如图9中a 、b 所示.图b 中电流表的读数为1.2 A ，图c 中用同一电缆线绕了3匝，则( )图9A.这种电流表能测直流电流，图c的读数为2.4 AB.这种电流表能测交变电流，图c的读数为0.4 AC.这种电流表能测交变电流，图c的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图c的读数为3.6 A答案 C解析钳式电流表利用了变压器的工作原理，因此钳式电流表只能测交变电流.根据n1I1＝n2I2可知，题图b中线圈单匝时，的读数为1.2 A.在题图c 中绕3匝时，的读数应为3.6 A ，故选项C 正确.12.自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图10所示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在电压有效值为220 V 的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW ，设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想变压器，则U 2和I 1分别约为( )图10A.380 V 和5.3 AB.380 V 和9.1 AC.240 V 和5.3 AD.240 V 和9.1 A 答案 B解析 由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，U 1I 1＝P 2，所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大，为n 2＝1 900匝，负载R 上的功率也最大，为2.0 kW ，则U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×220 V ＝380 V ，I 1＝P 2U 1＝2.0×103220 A ≈9.1 A ，故选项B 正确. 二、非选择题13.如图11所示的理想变压器原线圈1接到220 V 的交流电源上.副线圈2的匝数n 2＝30匝，与一个“12 V 12 W ”的灯泡L 连接，L 能正常发光.副线圈3的输出电压U 3＝110 V ，与电阻R 连接，通过R 的电流为0.4 A.求：图11(1)副线圈3的匝数n 3； (2)原线圈1的匝数n 1和电流I 1. 答案 (1)275匝 (2)550匝 0.255 A解析 (1)变压比公式对于两个副线圈也适用， 则有U 2U 3＝n 2n 3，n 3＝n 2U 3U 2＝30×11012 匝＝275匝.(2)n 1n 2＝U 1U 2，n 1＝U 1U 2n 2＝22012×30匝＝550匝. 理想变压器的输入功率等于输出功率 P 1＝P 2＋P 3＝12 W ＋0.4×110 W ＝56 W. 原线圈中电流I 1＝P 1U 1＝56220A ≈0.255 A. 14.如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V .求：图12(1)原线圈n 1等于多少匝？(2)当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A.则电流表A 1的示数I 1为多少？ (3)在(2)情况下，当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1′等于多少？ 答案 (1)1 650匝 (2)13 A (3)23A解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1n 1＝U 2n 2＝U ，则n 1＝1 650匝.(2)当开关S 断开时，有：U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2U 1＝13 A.(3)当开关S 断开时，有：R L ＝U 2I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R L 2＝22 Ω，副线圈中的总电流I 2′＝U 2R ′＝10 A.由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′U 1＝23 A.选择题1.(多选)(2017·徐州市、连云港市、宿迁市第三次模拟考试)如图1甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交变电流，电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图1A.电压表的示数为110 VB.交变电流的频率为50 HzC.滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表示数变大D.滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表示数变小 答案 BD解析 根据题图乙可知原线圈电压的有效值U 1＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈输出电压有效值U 2＝110 V ，电压表测量的是滑动变阻器R 两端的电压，小于110 V ，A 错误；根据题图乙可知交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，B 正确；滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器R 接入电路的阻值变小，电压表示数变小，C 错误；滑动变阻器滑片向上滑动时，滑动变阻器R 接入电路的阻值变大，流过副线圈的电流变小，根据I 1I 2＝n 2n 1可得流过原线圈的电流变小，电流表示数变小，D 正确.2.(多选)如图2所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )图2A.P 向下滑动时，灯L 变亮B.P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P 向上滑动时，变压器的输出功率变大 答案 BD解析 由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 的亮度不随P 的滑动而改变，故选项A 错误，B 正确.P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 出＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也增大，故选项C 错误，D 正确.3.(多选)(2018·漳州市、龙海市等四校高二下学期期末联考)如图3所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝2202sin 100πt (V)，原、副线圈匝数比为10∶1，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小)，图中电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图3A.变压器输出电压的频率为50 HzB.电压表V 2的示数为22 2 VC.照射R 的光变强时，灯泡L 变暗D.照射R 的光变强时，电压表V 1、电流表A 1的示数都不变 答案 AC解析 原线圈接正弦交流电，由题知角速度是ω＝100π rad/s ，所以f ＝100π2π Hz ＝50 Hz ，故A 正确.由表达式知输入电压有效值为220 V ，根据电压与匝数成正比，副线圈电压有效值即电压表V 2的示数为22 V ，故B 错误.R 处光照增强时，阻值减小，但不会影响变压器的输入电压及输出电压，则副线圈电路总电流变大，原线圈电流也变大，定值电阻分压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗，故C 正确，D 错误.4.(2018·南京市高考冲刺练习卷)如图4所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U 1，输入功率为P 1，输出功率为P 2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R 的滑动触头向下移动时( )。
互感与自感的关系
互感与自感的关系互感和自感是两个物理概念，它们在电磁学和电路理论中起着重要的作用。
本文将探讨互感和自感之间的关系及其在电路中的应用。
一、互感和自感的定义互感是指两个或多个线圈或导体之间由于磁场的相互作用而产生的感应电势。
当电流通过一个线圈时，其磁场会影响附近的其他线圈，从而使其他线圈中有感应电势的产生。
这种现象称为互感。
自感是指电流通过一个线圈时，该线圈自身所产生的磁场对自身感应电势的影响。
当电流变化时，线圈中的磁场也会发生变化，从而在线圈中引起感应电势，这种现象称为自感。
二、互感和自感的关系互感和自感都是由于磁场变化而引起的感应电势，它们之间存在着密切的关系。
在电路中，互感和自感可以相互转换。
当两个线圈互相靠近时，它们之间会产生互感。
互感的大小与线圈的匝数、线圈之间的距离以及磁性材料的性质有关。
互感可以用数学公式表示为：M = k√(L1L2)其中，M表示互感系数，L1和L2分别表示两个线圈的自感系数，k表示两个线圈之间的耦合系数。
自感可以看作是互感的特殊情况，即只有一个线圈时的互感。
自感的大小与线圈的匝数、线圈的形状以及线圈中的电流有关。
自感可以用数学公式表示为：L = μ0μrN²A/l其中，L表示自感系数，μ0表示真空中的磁导率，μr表示线圈中的相对磁导率，N表示线圈的匝数，A表示线圈的横截面积，l表示线圈的长度。
互感和自感之间的关系可以通过互感和自感之比来描述，这个比值称为耦合系数。
耦合系数是一个介于0和1之间的数，表示互感和自感之间的相对强度。
当耦合系数等于1时，表示互感和自感完全一致；当耦合系数等于0时，表示互感和自感完全独立。
三、互感和自感的应用互感和自感在电路中有着广泛的应用。
它们可以实现信号的耦合、变压器的工作以及电路的滤波等功能。
1. 信号耦合：互感可用于将一个电路的信号传递到另一个电路中。
通过合适选择互感系数和耦合方式，可以实现信号的耦合和传输。
2. 变压器：变压器是基于互感的原理工作的。
H4.6互感和自感解读
课堂练习
练习7：如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的两只灯泡， 线圈L的电阻可以忽略，下面说法中正确的是（ AD ） A．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮 B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮 C．断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会才熄灭 D．断开开关S切断电路时，A1、A2都要延迟一会再熄灭
互感应用
(1)收音机里的“磁性天线”利用互感将广播信号 从一个线圈传送给另一线圈.
(2).
变压器
特别提醒： 互感是一种常见的电磁感应现象！要注意，它 不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且 可以发生于任何相互靠近的电路之间.
B A
S
1
产生电磁感应的条件是什么？
2 在图-1接通Ｓ，B线圈会不会产生 感应电动势？为什么? 3 在图-2中接通Ｓ，线圈会不会产生 感应电动势？为什么?
S
I的变化
B的变化
Φ的变化
E感
阻碍
I的变化
线圈中出现的感应电动势只 是阻碍了原电流的的变化，而非 阻止，所以虽延缓了电流变化的 进程，但最终电流仍然达到最大 值，B最终会正常发光。
二、自感现象
实验2：
如实验1中的电路， （1）传感器测量L的电流，当开关S断开时， 获得L中的电流随时间的变化图像。 （2）观察图像有什么特点？ （3）分析图像为什么有这样的特点。
L
A
R S
二、自感现象
现象：当开关闭合时，L中的电流并没有立刻消失，而是缓慢地减 小到零.
I的变化
B的变化
Φ的变化
E感
阻碍
I的变化
二、自感现象
实验2：
如实验1中的电路， （1）传感器测量R的电流，当开关S断开时， 获得R中的电流随时间的变化图像。 （2）观察图像有什么特点？ （3）分析图像为什么有这样的特点。
互感原理的实际应用有哪些
互感原理的实际应用有哪些1. 电力传输与变压器•互感原理是电力传输和变压器的基础。
在电力传输中，高压输电线圈和低压接收线圈之间通过互感现象进行能量传输，实现了长距离的电力传输。
•变压器是利用互感原理来调节电压大小的设备。
通过改变绕组的匝数比，可以将高压电源转换为低压电源，或将低压电源转换为高压电源，满足不同需求的电力传输。
2. 无线能量传输•互感原理也可以应用于无线能量传输。
通过在发送器和接收器之间放置互感线圈，可以实现无线充电和无线能量传输。
例如，无线充电座和电动牙刷充电器就是利用互感原理来实现的。
3. 电动机•电动机也是互感原理的实际应用之一。
在交流电动机中，通过电流在定子线圈和转子线圈之间的互感作用，实现了转子的旋转。
这种互感作用使得电动机能够将电能转换为机械能，广泛应用于工业生产和家用电器。
4. 传感器和电感触摸屏•互感原理在传感器和电感触摸屏中也有应用。
传感器通过改变线圈中的电感值来感应周围环境的变化，从而实现温度、湿度、压力等参数的测量。
电感触摸屏则利用触摸时人体的电容变化，通过感应线圈对电感的变化进行检测，实现触摸屏的功能。
5. 电子放大器和滤波器•互感原理也广泛应用于电子放大器和滤波器中。
在放大器中，可以通过互感线圈对信号进行放大。
而在滤波器中，通过改变线圈之间的互感系数，可以实现对不同频率的信号进行滤波，从而使得特定频率的信号通过，而其他频率的信号被屏蔽。
6. 磁存储器•互感原理在磁存储器中也发挥了重要作用。
传统硬盘和磁带存储器利用磁道之间的互感现象来记录和读取数据。
当读/写头靠近磁道时，线圈之间的互感作用会导致数据的读取或写入。
7. 交变电流测量仪表•交变电流测量仪表也是利用互感原理来进行测量的。
仪表中的线圈通过与被测电流线圈的互感作用，实现对交变电流大小的测量。
这种测量方法广泛应用于电力系统和工业控制中。
8. 谐振电路•互感原理在谐振电路中也发挥了重要作用。
谐振电路是利用电感和电容之间的互感作用来实现特定频率的信号放大或滤波。
电磁感应中的自感和互感
电磁感应中的自感和互感在电磁感应的过程中，自感和互感是两个至关重要的概念。
它们是描述电磁场中磁场和电流之间相互作用的物理现象，对于电磁感应的理解至关重要。
本文将详细介绍自感和互感的概念、原理和应用。
一、自感自感是指电流通过导线时所产生的磁场对同一电路中的电流产生的电动势的影响。
当电流通过导线时，会形成一个由磁场构成的磁通量。
这个磁通量会导致在同一电路中产生一个自感电动势，这种现象称为自感。
自感的大小与电流的变化率和导线的特性有关。
自感的数学表达可以用自感系数L来表示，其单位是亨利（H）。
自感的数值大小与电流的变化率成正比，即自感系数L越大，对电流的影响越大。
自感的应用非常广泛。
在交流电路中，自感可以产生阻碍电流变化的作用，这在电感元件和电路的设计中非常重要。
自感还可以用来实现电路中的滤波、调谐和能量存储等功能。
二、互感互感是指两个或多个线圈之间互相感应并相互影响的现象。
当电流通过一个线圈时，会在另一个线圈中产生磁通量。
这个磁通量会导致在另一个线圈中产生互感电动势，这种现象称为互感。
互感的数学表达可以用互感系数M来表示，其单位也是亨利（H）。
互感系数M的大小与两个线圈的布局、线圈匝数以及线圈之间的距离有关。
互感的数值大小与电流的变化率成正比，即互感系数M越大，对电流的影响越大。
互感在电路中的应用非常广泛。
在变压器中，通过改变两个线圈的匝数比例可以实现电压的升降。
互感还可以用于隔离和耦合电路，实现信号的传输和变换等功能。
三、自感和互感的关系自感和互感在本质上是相似的物理现象，两者都是由磁场对电流产生电动势的影响。
自感和互感都可以用数学模型和电路元件来描述和模拟。
自感和互感的数值大小与电流的变化率成正比，但是两者受到的影响因素和计算方式有所不同。
在实际电路中，自感和互感往往同时存在，并相互影响。
自感和互感的综合作用，会对电路中电流和磁场的分布产生复杂的影响。
因此，在电磁感应的研究和电路设计中，需要充分考虑自感和互感的影响，以确保电路的正常工作和性能。
高中物理 变压器
高中物理变压器
变压器是高中物理中的一个重要概念，它是利用电磁感应原理来改变交流电压的设备。
1. 变压器的工作原理：变压器通过互感现象实现电压、电流和阻抗的变换。
当原线圈中的交流电流发生变化时，会在铁芯中产生变化的磁场，这个磁场会在副线圈中产生感应电动势。
由于磁场的互感作用，原线圈中的电压和电流发生变化时，副线圈中的电压和电流也会随之改变。
2. 变压器的种类：变压器按照用途可以分为电力变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器等。
按照工作频率可以分为低频变压器和高频变压器。
按照相数可以分为单相变压器和三相变压器。
按照铁芯结构可以分为芯式变压器和壳式变压器。
以上是关于高中物理中的变压器的知识点简单介绍。
隔离变压器工作原理
隔离变压器工作原理
隔离变压器是一种用于电力传输和电力转换的电器设备。
它的工作原理主要基于法拉第电磁感应定律和电磁互感现象。
隔离变压器由一个或多个匝数相等的绕组组成，每个绕组都被绝缘材料隔开，并且彼此之间没有电气连接。
其中一个绕组称为输入绕组，另一个绕组称为输出绕组。
两个绕组之间的耦合是通过磁场传导来实现的。
当输入绕组中通入交流电源时，电流会在绕组中产生磁场。
这个磁场会传导到输出绕组中，导致输出绕组中的导线中感应出电流。
根据法拉第电磁感应定律，改变磁场的速率会产生感应电动势，从而导致电流的产生。
在隔离变压器中，输入绕组和输出绕组的匝数不同，因此它们的电压也会不同。
通过改变绕组的匝数比，隔离变压器可以实现输入和输出之间的电压转换。
具体来说，如果输出绕组的匝数大于输入绕组的匝数，输出电压将较高；如果输出绕组的匝数小于输入绕组的匝数，输出电压将较低。
隔离变压器的主要作用是提供电力转换和电气隔离。
它可以将高电压转换为低电压，或将低电压转换为高电压，以满足不同电气设备的需求。
此外，由于输入绕组和输出绕组之间没有电气连接，隔离变压器还可以提供电气隔离，从而保护人员和设备的安全。
总之，隔离变压器通过电磁感应原理实现电力转换和电气隔离。
通过改变绕组的匝数比，它可以将高电压转换为低电压，或将低电压转换为高电压，同时保持输入和输出之间的电气隔离。
互感现象解释了电磁感应发生的原理
互感现象解释了电磁感应发生的原理电磁感应是现代电磁理论中的一项重要原理，它被广泛应用在电子设备、发电机、变压器、感应加热等领域。
互感现象是电磁感应的一种特殊形式，它解释了电磁感应发生的原理。
互感现象是指当一个电路中的电流发生变化时，会在另一个电路中感应出电动势。
这种相互作用关系被称为互感。
互感现象的原理可以通过法拉第电磁感应定律和自感现象来解释。
首先，我们来了解一下法拉第电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，当一个闭合线圈中的磁通量发生变化时，会在线圈中产生感应电动势。
这个法则可以用以下公式表示：ε = -N dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，N是线圈的匝数，Φ是穿过线圈的磁通量， t表示时间，dΦ/dt表示磁通量的变化率。
根据这个定律，当磁通量发生变化时，就会产生感应电动势，进而导致电流的流动。
另外一个需要了解的概念是自感现象。
自感是指一个电流变化时，在同一个电路中产生的感应电动势。
自感的现象可以由以下公式表示：ε = -L di/dt其中，ε表示感应电动势，L是电路的自感系数， di/dt表示电流变化的速率。
自感是电磁感应的基本原理之一，它与互感现象密切相关。
那么，互感现象又是怎样发生的呢？我们可以通过两个线圈的互感进行解释。
当两个线圈靠近并互相耦合时，如果其中一个线圈的电流发生变化，就会在另一个线圈中感应出电动势。
这是因为导线中的电流在产生磁场的同时，也会受到外部磁场的影响。
当外部磁场发生变化时，就会导致线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势。
互感现象的重要性在于它可以实现能量的传输和转换。
在变压器中，通过调整线圈的匝数比例，可以将电能从一个线圈传输到另一个线圈，并实现电压的升降。
在电子设备中，互感现象被用来制造变压器、电感元件，以及实现信号的传递和转换。
此外，互感现象还被广泛应用于感应加热技术。
通过在电流变化的线圈中放置被加热物体，可以将电能转化为热能，实现快速而高效的加热过程。
这种加热方式被广泛应用于金属加工、压铸、热处理以及家用电热器等领域。
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2
2•
L2
2
1.2.1两个互感线圈的串联
L1
1
L2
2
L1
1
L2
2
采
i u1
u2
i
i u1
u2 i
用
u
u
同
(a)
(b)
名
M
M
端
后
i
u1
•
L1
•
u2
L2
u
i
u1
•
L1
u
u2
L2 •
(a)
(b)
1.2.2 两个互感线圈的并联
i
M
i1
i2
u
L1 u1
L2 u2
M
i1
i2
u
L1 u1
L2 u2
电路基础
1.1 互感
互感现象：两个线圈将相互提供磁通，产生互感电动势。
两个线圈互感
图中虚线磁通对应两个线圈通电方向相反的情况
多匝线圈互感
1.1 互感
若规定线圈的电压、电流参考方向为 关联选择，且电流产生的磁通和电流 绕行方向为右手螺旋关系，则
1 11 12
图中虚线磁通对应两个线圈通电方向相反的情况 自感磁通
k M L1L2
0 k 1
松耦合 紧耦合
L1
1
1.2 互感的串、并联
1.2.1两个互感线圈的串联
L2
2
L1
1
L2
2
i u1
i
u2
u
(a)
1．顺串：两个线圈磁通互助
1 11 12
2
21
22
u u1 u2
u1
d 1 dt
L1
di dt
M
di dt
u2
d 2 dt
M
di dt
U1 U 2
N1 N2
n
2．原、副线圈电流关系
I1 I2
N2 N1
1 n
3．输入阻抗。
Z1
U 1 I1
nU 2
1 n
I2
n2ZL
1.3 理想变压器
理想变压器的特点概括如下：
（1）可忽略线圈电阻，忽略漏磁通，即理想变压器无损耗。 （2）原、副线圈的端电压与匝数成正比 （3）原、副线圈的电流与匝数成反比。 （4）可以化为一个 Z1 n2Z L 的等效电路。
1.4 实践应用
➢感应圈工作原理。
2
2
断续器
弹簧片
1
1
C
（a）
I1
M
U1
U 2
1: n
（b）
1.4 实践应用
➢感应圈工作原理。
i1 (t )
t1
i1
t
u2 (t)
t2
C0
t
断续器断开瞬间等效电路
感应圈伏安特性
1.4 实践应用
➢线圈同名端检测
L1
L2
1
1
2
2
V
当开关闭合时，若电压表向正方向偏转，则电源正极端和 电压表正极为一对同名端。
电路基础
互感磁通
多匝线圈互感
1 2
11
12 21
22
N11 N112 N 2 21 N 2 22
对于任意两个理想线性线圈：
M12 M 21 M
2 21 22
11 L1i1
22 12
L2i2 M 12i2
21 M 21i1
1.1 互感
耦合系数 k
k 12 21 11 22
di dt
u
u1
u2
(L1
L2
2M )
di dt
L L1 L2 2M
1.2.1 两个互感线圈的串联
3．同名端：也叫同极性端，当两个线圈流过电流时， 产生的磁通互助，称两个线圈的电流流入端为同名端
对同名端，经常在其端子旁标记相同的记号“·”或“*”
L1
1
L2
2
i•
1 1
1•
1
L1
i
•
2
（a）同侧并接
L L1L2 M 2 L1 L2 2M
（b）异侧并接
L L1L2 M 2 L1 L2 2M
1.3 理想变压器
i1
u1
原线圈
i2
副线圈
ZL
1.3 理想变压器
I1
M
I2
I1
U1
U1
（b）
变压器电路模型
Zeq n2ZL
1．原、副线圈电压关系
L2
di dt
di u u1 u2 (L1 L2 2M ) dt
L L1 L2 2M
i u1
u2 i
u
(b)
2．反串：两个线圈磁通互消
1 2
11
12 21
22
u u1 u2
u1
d 1 dt
L1
di dt
M
di dt
u2
d 2 dt
M
di dt
L2