5.4变压器 课件(人教版选修3-2)

所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝ 200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin 314t V的 交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则
交流电压表的读数可能是(
)
图5－4－4
A．2.0 V C．12.7 V
B．9.0 V D．144.0 V
U1 U2 n2U1 51 解析： A.由 ＝ 得 U2＝ 选 ， 其中 U1＝ V， n1 n2 n1 2 51 得 U2＝ V≈9.0 V，因此题中两线圈并非处于 4 2 理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小 于 9.0 V，故选项 A 正确．
【规律总结】
对于理想变压器来说，变压公式
和输入功率等于输出功率是普通适用的规律，对
于有几个副线圈的理想变压器，电流公式就不能
使用了．
变式训练 2 一理想变压器原、副 线圈的匝数比为 n1∶n2＝1∶2， 电 源电压 u＝220 2sinωt V，原线圈 电路中接入一熔断电流 I0＝1 A 的 保险丝， 副线圈中接入一可变电阻 R，如图 5－4－6 所示，为了使保 险丝不致熔断，调节 R 时，其阻 值最低不能小于( )
二、变压器工作时的制约关系 1．电压制约 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出 电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1/n1. 2．电流制约 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入 电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输 出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.
3．负载制约 (1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2 ＝P负1＋P负2＋„； (2)变压器副线圈中的电流I2 由用户负载及电压U2 确定，I2＝P2/U2； (3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是 “量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供 多少，因而输出功率决定输入功率，P1＝P2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
图5－4－2
2．电压关系 (1)由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电 U1 n1 压 U1＝E1，副线圈两端的电压 U2＝E2，所以 ＝ . U2 n2 U1 n1 (2) ＝ ，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是 U2 n2 适用的． U1 n1 (3)据 ＝ 知当 n2>n1 时 U2>U1，这种变压器称为升 U2 n2 压变压器，当 n2<n1 时，U2<U1，这种变压器称为降 压变压器．
合匝数比可计算出大电流电路的电流．
核心要点突破
一、理想变压器中的几个关系 1．电动势关系 由于互感现象，没有漏磁，原、副线 ΔΦ 圈中具有相同的磁通量的变化率 . Δt 如图 5－4－2 根据法拉第电磁感应定 ΔΦ 律，原线圈中 E1＝n1 ，副线圈中 Δt ΔΦ E1 n1 E2＝n2 ，所以有 ＝ . Δt E2 n2
解析：选AB.理想变压器的原线圈的输入功率等 于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的 变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的
输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电
流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B
正确，C、D错误．
课堂互动讲练
对变压器原理的理解
例1
如图 5－4－3 所示的理想变
【精讲精析】 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相同，磁通量的 变化率相同． ΔΦ 根据 E1＝n1 得 Δt 磁通量的变化率的最大值即为每一匝产生的电动 ΔΦ 220 2 势的最大值：( )m＝ V＝0.2 2 V．所以每 Δt 1100 一匝产生的电动势的有效值为 0.2 V． 瞬时值不满足 U1 n1 ＝ 的关系． U2 n2 【答案】 BC
二、电压与匝数的关系
能量 1．理想变压器：没有_____损失的变压器．
U1 n1 ＝ U2 n2 2．变压规律：_______. I1 n2 ＝ I2 n1 3．变流规律：________(只适用于一个副线圈)．
三、常用的变压器——互感器 1．分类：电压互感器(如图5－4－1甲)和电流互感 器(如图乙)．
例2
【思路点拨】
解题时应特别把握以下两点：
(1)原、副线圈的电压与匝数的关系．
(2)根据原、副线圈的功率关系确定电流关系．
【自主解答】 (1)根据原、副线圈间电压与匝数 的关系， U1 n1 U2 6 由 ＝ 得 n2＝ n1＝ ×1100＝30(匝)， U2 n2 U1 220 U3 110 n3＝ n1＝ ×1100＝550(匝)． U1 220 (2)设原线圈输入电流为 I1，由 P 入＝P 出得： I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3， P2＋P3 20＋60 I1＝ ＝ A≈0.36 A. U1 220 【答案】 (1)30 匝 550匝 (2)0.36 A
误．
【答案】 AD
【规律总结】
处理这类问题的关键是要分清变
量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系和 制约关系，在理想变压器中，U2 由U1 和匝数比 决定；I2 由U2 和负载电阻决定．I1 由I2 和匝数比 决定．
变式训练3
(2011年嘉兴高二检测)如图5－4－8所
示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交 流电源上，副线圈电路中接入电阻R1和光敏电阻R2, 各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射 电阻R2时，各电表的示数变化情况是( )
不变，原、副线圈的电压之比等于匝数之比，匝数
之比不变，故V2示数不变，V1与V2示数的比值也不
变，所以C错误，D正确；当开关S闭合后，副线圈
电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电 路中的电流增大，A2的示数增大，原、副线圈的电 流之比等于匝数反比，匝数之比不变，A1与A2示数 的比值不变，A1 的示数也增大，所以A正确，B错
3．电流关系 根据 P＝UI，由功率关系得： I1 U2 U2I2＝U1I1，所以 ＝ ， I2 U1 U1 n1 I1 n2 再由 ＝ 得，电流关系为： ＝ 或 n1I1＝n2I2. U2 n2 I2 n1 若有多个副线圈时，有 P1＝P2＋P3＋„，即 U1I1 ＝U2I2＋U3I3＋„ 将 U1∶U2∶U3∶„＝n1∶n2∶n3∶„代入得 n1I1 ＝n2I2＋n3I3＋„
图5－4－6
A．440 Ω B．440 2 Ω C．880 Ω D．880 2 Ω 解析：选 C.当原线圈电流为 I1＝I0＝1 A 时，副线圈 n1 1 中电流 I2＝ I1＝ A. n2 2 Um 原线圈两端电压为 U1＝ ＝220 V. 2 n2 2 则副线圈两端电压为 U2＝ U1＝ ×220＝440 V. n1 1 U2 因此负载电阻的最小值为： min＝ ＝880 Ω.故 C 正 R I2 确．
图5－4－8
A．电流表A1示数变大 B．电流表A2示数变小 C．电压表V1示数变小 D．电压表V1示数变大
U2 n2 解析：选 A.由 ＝ 可知，n1、n2、U1 不变， U1 n1 U2 U2 不变，光敏电阻的阻值变小，I2＝ R 可得 I2 增大，I1 增大，故选 A.
图5－4－1
并联 2．电压互感器：如图5－4－1甲所示,原线圈______ 高压 在高压电路中，副线圈接电压表．互感器将_____变 低压 为_____，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算
出高压电路的电压．
串联 3．电流互感器：如图5－4－1乙所示,原线圈______
在待测高电流电路中，副线圈接电流表．互感器将 小电流 大电流 _______变成_______，通过电流表测出小电流，结
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量 有( ) A．交流电的频率 B．磁通量的变化率 C．功率 D．交流电的峰值 解析：选ABC.理想变压器没有漏磁，没有能量损 失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、 副线圈中功率相同，B、C项正确，变压器的原理 是互感现象，其作用改变电压不改变频率，A项正 确，D项错误．
压器， 原副线圈的匝数比 n1∶n2＝1∶ 2，U1＝220 2sinωt V，n1＝1100 匝， 以下说法中正确的是( )
图5－4－3
A． 穿过原、 副线圈磁通量的变化率之比为 1∶2 B．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相 等，均为 0.2 2 V C． 副线圈每一匝产生的电动势有效值相等， 原、 均为 0.2 V D．原、副线圈电动势的瞬时值之比为 1∶2
第四节
变压器
课标定位
学习目标：1.知道变压器的构造． 2．理解变压器的工作原理． 3．理解变压器的原、副线圈中电压与匝数的关 系，能用它来分析解决基本问题．
4．知道互感器的原理及用处．
重点难点：1.变压器的工作原理． 2．推导变压器原、副线圈电流与匝数的关系．
课前自主学－7
A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 【思路点拨】 的关系． 解答本题时注意了解电路的结构, 并正确理解原、副线圈的功率、电压、电流之间
【精讲精析】
电源电压有效值不变，所以V1示数
4．功率关系 理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率 等于输出功率．当副线圈为断路时，原线圈输入功 率为零．对有多个副线圈输出时，输入功率等于副 线圈上输出功率之和． 5．频率关系 变压器不能改变交变电流的频率． 在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发 出同频率的交流电．
特别提醒：(1)变压器只能改变交流电压，若初 级线圈加直流电压，则次级线圈输出电压为 零． (2)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系 是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某 时刻的瞬时值其关系并不成立．
【规律总结】 变压器的工作原理是互感现象，因 此对直流电不适用；对于“回”字状理想变压器， ΔΦ ΔΦ ΔΦ 由于铁芯中的 处处相同， 1＝n1 ， 2＝n2 ， E E Δt Δt Δt U1 n1 而 E1＝U1，E2＝U2，所以才有 ＝ . U2 n2