第四节 变压器
第四节 变压器·典型例题解析(附)
变压器·典型例题解析【*例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端．摇动频率不断增加，则通过它们的电流I R、I C、I L如何改变A．I R不变、I C增大、I L减小B．I R增大、I C增大、I L减小C．I R增大、I C增大、I L不变D．I R不变、I C增大、I L不变解答：应选C．点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比．纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I R＝U/R，所以I R与频率成正比；纯电容电路中，容抗X C＝1/2πfC，I C＝U/X C＝2πfCU，与频率的二次方成正比；纯电感电路中，X L＝2πfL，I L＝U/X L＝U/2πfL，与频率无关．【例2】图18－17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________V，电流表读数为________A．解答：由公式U1/U2＝n1/n2，得U1＝U2n1/n2＝216(V)；因理想变压器的初、次级功率相等，所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝0.46(A)即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A．点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系．【例3】如图18－18所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法，它们各在什么条件下采用？应怎样选择电容器？点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器，乙应是电容较小的电容器．参考答案甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流．【例4】如图18－19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W”、“12V 24W”的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时，通过初级线圈的电流之比．点拨：关键是初、次级功率始终相等．参考答案：1∶3．1．如图18－20所示，一平行板电容器与一个灯泡串联，接到交流电源上，灯泡正常发光，下列哪种情况可使灯泡变暗A．在电容器两极间插入电介质B．将电容器两板间的距离增大C．错开电容器两极的正对面积D．在电容器两极间插入金属板(不碰及极板)2．关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大3．变压器原线圈1400匝，副线圈700匝，并接有电阻R，当变压器工作时原副线圈中A．电流频率之比为2∶1B．功率之比为2∶1C．电流之比为2∶1D．电压之比为2∶14．如图18－21用理想变压器给变阻器R供电，设输入交变电压不变．当变阻器R上的滑动触头P向上移动时，图中四只电表的示数和输入功率P变化情况是：V1________，V2________，A1________，A2________，P________．参考答案1．B、C，2．A、B、C，3．D，4．不变、不变、变小、变小、变小。
人教版 物理选修3-2 第五章 第四节 变压器
2）I2是由U2和负载决定的，I2决定I1；
3）输入功率P1等于输出功率P2，P2决定P1。
例1 理想变压器原副线圈的匝数比n1:n2=4:1， 当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切 割磁感线时，图中电流表A1的示数为12mA， 则电流表A2的示数为（ B ） A. 3mA B. 0 C. 48mA D. 与负载R的值有关
（2）I1=0.095A。
U1
n1
U n2 2
× ×
U n3 3 I3
练习 如图所示，理想变压器的原线圈接上 220V交流电压，副线圈有A、B两组，A组接 4Ω的电阻，B组接规格为“10V 24W”的灯泡。 已知A组的线圈匝数为30匝，两端电压为6V， 灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。 n1=1100匝；I1=0.15A。
P输入
没有能量损失
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
P输出
理想变压器输出功率应等于输入功率：
P输入 P输出
理想变压器的电压规律
I1
原、副线圈产生的感应 电动势分别为：
I2 n1 r1 n2 r2 U2 ∽
∽ U1
E1 n1 t E2 n2 t
E1 n1 E 2 n2
r1 0 r2 0 U1 E1 U 2 E2
×
∽
L1 L2
n1
n2
×××
L3 L4
例3 为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端 一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的 电路原理简图，问： （1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因 是什么？ （2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈 为什么会产生感应电流？
例4 如图是4种亮度可调的台灯的电路示意图， 它们所用的灯泡相同，且都是“220V 40W”， 当灯泡消耗的功率都调至20W时，哪台台灯消 耗的功率最小？
第四节 吸流变压器供电方式
第四节 吸流变压器供电方式电气化铁道采用吸流变压器（boosting transformer ），可大大减少对通信线路的影响，我们习惯上称这种供电方式为吸流变压器供电方式，简称BT 方式。
它是在牵引网中，每相距1.5km ～4km 间隔，设置一台变比为1:1的吸流变压器，其一次线圈串接入接触网中；二次线圈串接在回流线中(即吸流变压器—回流线方式，简称吸—回方式)，如图2-4-1(a)所示，或串接在轨道中(即吸流变压器—轨道方式，简称吸—轨方式)，如图2-4-1(b)所示。
在吸—回方式中，通常在两吸流变压器之间装设吸上线，吸上线将轨道与回流线连接起来，以提供机车电流从轨道流向回流线的通道。
两吸上线间称为吸流变压器段。
回流线通常就悬挂在铁路沿线的接触网支柱外侧的横担上。
（a ）吸—回方式 (b) 吸—轨方式图 2—4----1 BT 供电方式示意图l 一吸流变压器 2—接触网 3一回流线 4—吸上线 5—钢轨 6—牵引变电所 7—绝缘轨缝采用吸—回方式的BT 工作原理简图如图2-4-2所示。
此时，电力机车恰巧位于吸上线处。
首先，假设吸流变压器为理想变压器（图2-4-2a ），则当牵引电流流经吸流变压器原边时，即变压器一次侧电流j I j I I =1，在吸流变压器作用下，吸流变压器次边（即回流线上）的电流与大小相等、方向相反。
回流线与接触网产生的交变磁场互相平衡（抵消）。
在节点A 处，据基尔霍夫电流定律，轨道和大地电流2I j I 0=g I 。
实际上（图2-4-2b ），吸流变压器原、副边电流只是近似相等， 与的差别在于中含有吸流变压器的激磁电流，在节点A 处，据基尔霍夫电流定律，轨道和大地电流。
2I 1I 1I 0I 0I I g=(a)BT 为理想变压器 (b)BT 为实际变压器图2-4-2 BT 供电方式简单原理电路图1—接触网 2—轨道 3—回流线 4—吸流变压器 5—吸上线 6—电力机车可见,采用吸流变压器后，只有吸流变压器原边的激磁电流流经轨道和大地，但这个电流数量很小。
第四节 变压器·典型例题解析(附)
变压器·典型例题解析【*例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端．摇动频率不断增加，则通过它们的电流I R、I C、I L如何改变A．I R不变、I C增大、I L减小B．I R增大、I C增大、I L减小C．I R增大、I C增大、I L不变D．I R不变、I C增大、I L不变解答：应选C．点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比．纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I R＝U/R，所以I R与频率成正比；纯电容电路中，容抗X C＝1/2πfC，I C＝U/X C＝2πfCU，与频率的二次方成正比；纯电感电路中，X L＝2πfL，I L＝U/X L＝U/2πfL，与频率无关．【例2】图18－17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________V，电流表读数为________A．解答：由公式U1/U2＝n1/n2，得U1＝U2n1/n2＝216(V)；因理想变压器的初、次级功率相等，所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝0.46(A)即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A．点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系．【例3】如图18－18所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法，它们各在什么条件下采用？应怎样选择电容器？点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器，乙应是电容较小的电容器．参考答案甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流．【例4】如图18－19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W”、“12V 24W”的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时，通过初级线圈的电流之比．点拨：关键是初、次级功率始终相等．参考答案：1∶3．1．如图18－20所示，一平行板电容器与一个灯泡串联，接到交流电源上，灯泡正常发光，下列哪种情况可使灯泡变暗A．在电容器两极间插入电介质B．将电容器两板间的距离增大C．错开电容器两极的正对面积D．在电容器两极间插入金属板(不碰及极板)2．关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过C．低频扼流圈的作用是不仅要阻碍高频交流通过，还要阻碍低频交流通过D．高频扼流圈的电感比低频扼流圈的电感大3．变压器原线圈1400匝，副线圈700匝，并接有电阻R，当变压器工作时原副线圈中A．电流频率之比为2∶1B．功率之比为2∶1C．电流之比为2∶1D．电压之比为2∶14．如图18－21用理想变压器给变阻器R供电，设输入交变电压不变．当变阻器R上的滑动触头P向上移动时，图中四只电表的示数和输入功率P变化情况是：V1________，V2________，A1________，A2________，P________．参考答案1．B、C，2．A、B、C，3．D，4．不变、不变、变小、变小、变小。
变压器教案学情分析
变压器教案学情分析教材分析：《变压器》是人民教育出版社高中物理第二册第十七章《交变电流》第四节的教学课题。
《交变电流》是电磁感应现象的应用与延伸，本节将在电磁感应现象产生条件及交变电流的产生和变化规律基础上得出变压器的原理和电压关系、功率关系及电流关系。
学情分析：学生已学习了电磁感应，知道感应电动势及感应电流产生的条件，知道交变电流是如何产生的，同时具有一定的实验能力和较为强烈的动手探究欲望，学生应该能够从实验中体验变压器与电磁感应现象的关联，体验输出电压与输入电压和原、副线圈匝数的关联，能够在核心问题的引倾卜．通过实验探究变压器输出电压与输入电压及原、副线圈匝数的关系。
教学目标：1．了解变压器的功能和结构。
2．通过动手做实验，体验变压器与电磁感应现象的关联，体验输出电压与输入电压和原、副线圈匝数的关联。
3．理解互感现象是变压器的工作原理。
能推导并理解变压器原、副线圈电压关系及功率关系、电流关系。
设计思想：通过对教材及学生的分析，结合我校教研课题《核心问题教学中的学生关联体验研究》，在本节课的教学中，我采用核心问题教学模式。
在本节课开始，我采用“用变压器调节灯泡亮度”的演示实验引入，使学生直观感受变压器功能，激发学生学习热情，引出本节课题《变压器》。
在讲解变压器结构后，提出问题：变压器输出电压与哪些因素有关?在学生猜想后，提出本节课核心问题：“用给定器材做实验，探究变压器输出电压与输入电压和原、副线圈匝数的关系”。
在核心闯题的激发下，学生动手自绕线圈，应用“控制变量法”探究：原、副线圈匝数一定时，输出电压与输入电压的关系；输入电压、原线网匝数一定时，输出电压与副线圈匝数的关系；输入电压、副线圈匝数一定时，输出电压与原线圈匝数的关系。
在学生动手实验基础上交流得出变压器输出电压与输入电压和原、副线圈匝数的定性关系。
然后师生共同归纳提升变压器：[作原理、电压关系及功率关系，强化实验与理论相结合的意识。
变 压 器
3、双击原理图元件库文档图标，就可以进入原 理图元件库编辑工作界面，如下图所示。
二、 元件库编辑器界面简介
原理图元件库编辑器界面主要由元件管理器 、主工具栏、菜单、常用工具栏、编辑区等组成 。
在编辑区有一个十字坐标轴，将元件编辑区 划分为四个象限。象限的定义和数学上的定义相 同，即右上角为第一家限，左上角为第二象限， 左下角为第三象限，右下角为第四象限，一般我 们在第四象限进行元件的编辑工作。
• (1)空载运行及电压比一次绕组接交流电源，二次绕组开路的运行方 式称为空载运行，如图3一2所示。此时，一次绕组的电流i01称为励磁 电流，由于im是按正弦规律变化的，因此由它在铁芯中产生的磁通中 也是按正弦规律变化的，在交变磁通中的作用下，在一、二次绕组中 分别产生感应电动势e1、e2
•设
，则可根据电磁感应定律计算出
上一页 下一页 返回
第二节 单相变压器
• 解 已知U1= 220V ,U2=22V,戈=2 100匝 • 所以 •又 • 所以
上一页 下一页 返回
第二节 单相变压器
• 例3一2某晶体管收音机输出变压器的一次绕组匝数N1= 230匝，二次 绕组匝数N2 = 80匝，原来配有阻抗为8Ω的扬声器，现在要改接为4Ω 的扬声器，问输出变压器二次绕组的匝数应如何变动(一次绕组匝数 不变)。
• 解设输出变压器二次绕组变动后的匝数为N'2 • 当R'L= 4Ω时
• 根据题意Ri=R'i，即
上一页 下一页 返回
第二节 单相变压器
• 2.额定值 • (1)额定电压U1N和U2N(V)额定电压U1N是指根据变压器的绝缘强度
和允许发热而规定的一次绕组的正常工作电压。额定电压U2N是指一 次绕组加额定电压时，二次绕组的开路电压。 • (2)额定电流I1N和I2N(A)指根据变压器的允许发热条件而规定的绕组长 期允许通过的最大电流值。 • (3)额定容量SN ( VA)指变压器在额定工作状态下，二次绕组的视 在功率。忽略损耗时，额定容量 • 二、单相变压器的同名端及其判断 • 所谓同名端是指在同一交变磁通的作用下，两个绕组上所产生的感 应电压瞬时极性始终相同的端子，同名端又称同极性端，常以“*” 或“·”标记。判断同名端可根据如下方法:
第四节单相变压器的运行特性
电流的大小无关。当电源电压一定时，铁心中的磁通基本不变，故铁损
耗也就基本不变，因此铁损耗又称“不变损耗”。
2．铜损耗PCu 变压器的铜损耗也分为基本铜损耗和附加铜损耗两部分。 基本铜损耗是由电流在一次、二次绕组电阻上产生的损耗， 而附加铜损耗是指由漏磁通产生的集肤效应使电流在导体内 分布不均匀而产生的额外损耗。附加铜损耗约占基本铜损耗 的3％～20％。在变压器中铜损耗与负载电流的平方成正比， 所以铜损耗又称为“可变损耗”。
变压器效率曲线
3．效率
变压器的输出功率P2与输入功率P1之比称为变压器的效率η100% 100% 100% P1 P2 P P2 Pcu＋PFe
由于变压器没有旋转的部件，不像电动机那样有机械损耗存在， 因此变压器的效率一般都比较高，中小型电力变压器效率在95％以 上，大型电力变压器效率可达99％以上。
（2）变压器的电压变化率
一般情况下，变压器的负载大多数是感性负载，因而当负载增
加时，输出电压U2总是下降的，其下降的程度常用电压变化率来描
述。当变压器从空载到额定负载（I2=I2N）运行时，二次绕组输出 电压的变化值ΔU与空载电压（额定电压）U2N之比的百分值就称为 变压器的电压变化率，用ΔU％来表示。
第四节 单相变压器的运行特性
1．掌握变压器的外特性及电压变化率的概念。 2．理解变压器损耗和效率的概念。
一、变压器的外特性及电压变化率 （1）变压器的外特性
变压器的外特性是用来描述输出电压U2随负载电流I2的变化而
变化的情况。当一次绕组电压U1和负载的功率因数cosφ2一定时，二 次绕组电压U2与负载电流I2的关系，称为变压器的外特性。
U 2N U 2 U % 100% U 2N
【高中物理】高中物理(人教版)选修1-1同步教师用书：第3章 第4节 变压器
四、变压器学习目标知识脉络1．知道变压器的基本构造．2．理解变压器的工作原理．(难点)3．学会用变压器原、副线圈的电压与两线圈匝数的关系解决问题．(重点)4．知道常见的变压器的类型及它们的应用．(难点)变压器的结构[先填空]1．结构如图3-4-1中的实物是示教变压器，它像各种变压器一样，主要由铁芯和绕在铁芯上的线圈(也叫绕组)两部分组成，铁芯由硅钢片叠合而成，线圈由漆包线绕成．图3-4-1工作时，变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈(初级绕组)；另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈(次级绕组)．2．作用能改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率．3．常用符号如图3-4-2甲所示，是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原、副线圈构成．图3-4-2乙是变压器的符号．甲乙图3-4-2[再判断]1．变压器主要用铁芯和绕在铁芯上的线圈组成．(√)2．变压器不但能改变交流电流，也能改变直流电压．(×)3．变压器的原、副线圈是用导线连接在一起的，所以当原线圈接交流电源时，副线圈有电流输出．(×)[后思考]1．变压器的铁芯是由什么构成的？【提示】变压器的铁芯是由硅钢片叠合而成．2．变压器能改变交变电流的频率吗？【提示】变压器能改变交变电流的电压、电流，不能改变周期、频率．变压器为什么能改变电压[先填空]1．电磁感应现象是变压器的工作基础．当原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化，通过铁芯副线圈中的磁场也在不断变化，于是副线圈内产生了感应电动势．2．线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势．因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高．[再判断]1．变压器的工作原理是电磁感应．(√)2．变压器副线圈匝数多，则副线圈的电压高．(√)3．变压器的输出功率决定输入功率．有P入＝P出．(√)[后思考]1．变压器为何不能改变恒定直流电压？【提示】变压器的工作原理是电磁感应，产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，恒定直流电的磁场不变，故变压器不能改变恒定直流电压．2．理想变压器原、副线圈的两端电压与匝数之比有怎样的关系？【提示】U1U2＝n1n21．变压器的工作原理电磁感应现象．当交变电流通过原线圈时，由于电流的大小和方向在不断改变，所以铁芯中的磁场也在不断变化，这样变化的磁场就在副线圈中产生感应电动势，由于原、副线圈匝数不同，所以副线圈中输出的电压与原线圈中的电压不同，这样就达到了改变交流电压的目的．2．理想变压器变压器在不考虑线圈的热损失和铁芯发热损失的能量时，输入功率和输出功率相等．理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内，穿过原、副线圈的磁通量相同，穿过每匝线圈的磁通量的变化率也相同，因此每匝线圈产生的感应电动势相同，线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势．因此在同一个铁芯上，匝数多的线圈的电动势高，所以理想变压器原、副线圈的两端电压与匝数成正比，即U1U2＝n1n2.3．理想变压器原、副线圈基本量的关系基本关系功率关系P入＝P出电压关系U1U2＝n1n2，与负载、副线圈的多少无关频率关系f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)因果关系(n1和n2不变时) (1)由U2＝n2n1U1可知U1决定U2，即原线圈两端电压决定副线圈两端的电压(2)由P入＝P出可知输出功率决定输入功率，功率按需分配4．变压器的种类(1)升压变压器：n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫升压变压器．(2)降压变压器：n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫降压变压器．1．(多选)如图3-4-3所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是()【导学号：46852062】图3-4-3A．图中M是闭合的铁芯B．发电机应与线圈I相连，升高后的电压由c、d两端输出C．电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈D．变压器是根据电磁感应原理工作的【解析】由题设知该变压器为升压变压器，所以原线圈匝数小于副线圈匝数，故Ⅱ为输入端即接发电机，Ⅰ为输出端，选项B错；铁芯提供闭合的磁路，使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能，所以C项错．故选A、D.【答案】AD2．如图3-4-4所示，变压器原、副线圈匝数比为1∶2，则副线圈中电压表读数为()【导学号：46852063】图3-4-4A ．0 VB ．2 VC ．4 VD ．8 V【解析】 由于原线圈接的是直流电源，所以通过副线圈的磁场不变，因此副线圈中电压表读数为0，选项A 正确．【答案】 A3．如图3-4-5所示，可以将电压升高后供给家用电灯的变压器是( )【导学号：46852064】图3-4-5A ．甲图B ．乙图C ．丙图D ．丁图【解析】 变压器只能变交流，不能变恒定直流，故选项A 、D 错误．由U 1U2＝n 1n 2知，欲升压则需n 1<n 2，故丙图正确． 【答案】 C4．如图3-4-6所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W ”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )图3-4-6A．电流表的示数为3 2 220 AB．电源输出功率为1 200 WC．电流表的示数为3 220AD．原线圈端电压为11 V【解析】由灯泡正常发光可知，副线圈电压为220 V，由U1U2＝n1n2可知，原线圈电压U1＝20×220 V＝4 400 V，选项D错；又因输入功率等于输出功率，P1＝P2＝60 W，故选项B错；电流表读数为有效值，原线圈中电流I1＝P1U1＝604 400A＝3220A，故选项A错，选项C正确，故选C.【答案】 C5．一台理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝20∶1，原线圈接入220 V的交流电压，副线圈向一电阻为110 Ω的用电器供电，则副线圈中的电流为()【导学号：46852065】A．2 A B．0.1 AC．0.5 A D．0.005 A【解析】由U1U2＝n1n2得U2＝n2n1U1＝120×220 V＝11 V，副线圈中电流为I2＝U2R＝11110A＝0.1 A，故选项B正确．【答案】 B1．变压器能改变交流电的电压、电流，不能改变周期、频率．2．变压器遵守能量守恒定律：P入＝P出．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。
第四节变压器动态分析
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．
结论：如果变压器的负载发生变化，确 定物理量变化时，依据以下原则：
①输入电压U1决定输出电压U2; ②输出电流 I2 决定输入电流I1 ; ③输出功率 P2决定输入功率P1.
C．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则I1增大
D．保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则I1减小
二、常用变压器
1.互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈 与电路并联，原线 圈匝数多于副线圈 匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈 与电路串联，原线 圈匝数少于副线圈 匝数
与电表相连的部分（次级线圈）要接 地。电压互感器是并联接入电路。电 流互感器是串联接入电路。
压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2， 现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的
示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是( D )
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1减小
例三、如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为 单刀双掷开关．P是滑动变阻器R的滑动触头，U1为 加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分别为原线圈
和副线圈中的电流．下列说法正确的是（BC ）
A．保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗 的功率减小
B．保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电 厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁 芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生 变化，线圈中产生感应电流．
电机与拖动第四节变压器的基本方程等效电路和相量图
电机与拖动上节课第三节变压器的负载运行1111U E I Z =−+ 2222U E I Z =−一、变压器的基本方程第四节变压器的基本方程、等效电路和相量图•基本方程式组•按照方程的类别列1U 1I mφ 2I 2U 1E 2E 1E σ2E σ•原端电压方程式•副端电压方程式•原副端电势联系•原副端磁势联系•激磁方程•负载方程•六个基本方程式111122221212122/1mm m LU E I Z U E I Z EE k I I I k E I Z UI Z =−+=−=+=−== 1U •已知：，Z 1，Z 2，k ，Z m ，Z L•求解：I 1, I 2, E 1, E 2, I m , U 2•正好可以求出来唯一解二、归算1U 1I mφ 2I 2U 1E 2E 1E σ2E σ目的：-原来的电路复杂，想办法去掉变压器→纯电路问题方法：-线性变换-用一个假想的和原方匝数N 1 一样的绕组N 2´代替N 2原则：-电磁本质不变-磁势，磁通，功率………归算过程：-注意归算前匝数N2，归算以后：'21N N=.''2222N I N I=（1）电流-磁势不变（2）电势-磁通不变（3）电阻-有功功率不变.'221I Ik=2..'12E E k E== ()E N∝22''2222I r I r=2'22r k r='222x k x σσ='222Z k Z =（4）漏抗-无功功率不变-可以有多种方法理解（5）漏阻抗2x Nσ∝.''22221,E k E I I kσσ==（1）物理概念（2）电势电流（3）量纲：与电阻相同'''222Z r xσ=+..''2222U I U I =.'22U kU =.2.2L U Z I =（6）负载电压-输出功率不变（7）负载阻抗-根据定义'2LLZ k Z =...1111U E I Z =−+..''''2222U E I Z=−...'12m I I I=+..'12E E=..1m mE I Z −=..'''22LU I Z =k 归算匝数归算系数原匝数=21k k k 电压、电势归算值实际值 电流 阻抗⎧⎪⎪⎪⎪⎪=×⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩•其中： 归算以后的方程式：三、变压器的等值电路1N 1U 1I 1E 1Zm Z'2I '2Z '2E A BDC'2N'2U 采用逐步简化的方法k=1 的理想变压器1U 1I 1Z m Z'2I '2Z '2U 1、T 型等值电路1U 1I 1Z m Z-'2I '2Z-'2U d Z1、T 型等值电路1、T型等值电路命名的方法，拿掉电源和负载的拓扑命名法注意正方向的调整验证了副端感性负载的去磁效应性质，即有负载后必须增大电流才能维持磁通不变从能量上讲，验证了副方能量肯定来自原方，可以画出能量图..11dU I Z =121211''111()''md L m L Z Z Z Z Z Z Z Z Z =+=++++¾等效阻抗：¾优点：物理意义清楚¾缺点：并联支路多求解麻烦1U 1I 1Z m Z-'2I '2Z -'2U d Z11m m mE U I Z Z =≈1Z •很小2、Г型等值电路•可以移出励磁回路，误差在允许范围内1U 1I 1Z m Z-'2I '2Z-'2U '12''12LU I Z Z Z −=++电力变压器中电流↑↑，相对地I m 的比例更小 略去不计1U 1I 1Z-'2I '2Z -'2U 1U 1I =-'2I kZ '2U −3、最简化等值电路'1112'''12L k LU U I I Z Z Z Z Z =−==+++'12k Z Z Z=+k k kZ r jx =+¾定性分析时常用¾短路参数的概念¾定义短路阻抗： 物理意义（2）短路阻抗对负载来说，相当于变压器的“内阻”（1）由于很小，所以变压器稳定短路时电流↑↑3、最简化等值电路'12k r r r=+'12k x x x σσ=+第一部分电机原理第三章变压器四、相量图1、画相量图的依据（2）不同量之间的相位关系，如电势和磁通（1）基本方程式组：相量之间的关系，如何叠加（3）不同元件的电压和电流的关系-电阻、电容、电感-相位角，电阻时=0，电容时<0、电感时>0（4）基本相量关系--11,I jI jI E E −如和和-2、T 型等值电路的相量图2I 2U 2cos ϕ.1U .1I 最常见的，已知，，求： 步骤：（1）按比例画出，，-依据：'2U 2ϕ'22/I I k='22U kU ='2I'2U '2I2、T型等值电路的相量图（2）求出来，，，并按比例画出-依据：2..''''222...'''''22222E U I Z U I r j I x=+=++.1E −'21E E =.'2E .1E （3）求-方向：超前E 1相量90 度-大小：4.44公式.mΦ'2U'2I ''22I r ''22jI xσ'21E E = mφ 1E −2、T型等值电路的相量图（4）求I m 相量-方向：-大小：1m mr tgx α−=1m mE I Z =...'12()m I I I =+−（5）求I 1相量-依据：'2U '2I '21E E = mI '2I− 1I mφ 1E − ''22jI x σ''22I r2、T型等值电路的相量图（6）求U 1相量-依据：..1111..11111U E I Z E I r j I x =−+=−++'2U '2I''22I r''22jI xσ'21E E = mI '2I − 1I mφ 1E − 11I r 11jI x σ1U3、对应简化等值电路的相量图方程：...'112kU U I Z =−+12I I ′=− 2U ′− 1kI r 1kjI x 1U 2ϕ1U 1I =-'2I kZ '2U −五、变压器的分析方法比较¾基本方程式组-原始；准确-定量计算¾等值电路-简化；场→路，-定量计算、定性分析¾相量图-对应于等值电路-定性分析思考问题：1、变压器为什么要采用归算的方法处理？归算完了以后计算结果会不会有误？2、何时可以用最简化等效电路计算？。
电工基础——变压器知识点汇总复习
变压器第一节变压器的构造一、变压器的用途和种类变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图11-1所示，T是它的文字符号。
1．变压器的用途：变压器除可变换电压外，还可变换电流、变换阻抗、改变相位。
2．变压器的种类：按照使用的场合，变压器有电力变压器、整流变压器、调压变压器输入、输出变压器等。
二、变压器的基本构造变压器主要由铁心和线圈两部分构成。
铁心是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。
按其构造形式可分为心式和壳式两种，如图11-2(a)、(b)所示。
线圈是变压器的电路部分，是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。
其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组)，和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。
第二节变压器的工作原理一、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势，如图11-3所示。
1．变换交流电压原线圈接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过原、副线圈，原、副线圈中交变的磁通可视为相同。
设原线圈匝数为N1，副线圈匝数为N2，磁通为 ，感应电动势为图11-1 变压器的符号图11-2 心式和壳式变压器tN E t N E ∆∆=∆∆=ΦΦ2211 ， 由此得2121N N E E =忽略线圈内阻得K N N U U ==2121 上式中K 称为变压比。
由此可见：变压器原副线圈的端电压之比等于匝数比。
如果N 1 < N 2，K < 1，电压上升，称为升压变压器。
如果N 1 > N 2，K >1，电压下降，称为降压变压器。
2．变换交流电流根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P 1 = P 2，由交流电功率的公式可得U 1I 1 cos ϕ1= U 2I 2 cos ϕ2式中cos ϕ1——原线圈电路的功率因数；cos ϕ2——副线圈电路的功率因数。
人教版选修3-2第五章第四节 变压器
免/费/馈/赠
返回菜单
物理[RJ· 选修3-2]
2．通过实验，探究理想变压器的原、副线圈中电压与
匝数的关系，电流与匝数的关系．了解理想化模型在物理学
研究中的重要性． 3．了解变压器在生活中的应用．
●教学地位
本节知识是高中电学的基础，在历年高考中都被考查 到，既有直接命题，也有与其他知识的综合命题，题目难度 一般为中等，学习本节知识时要引起足够重视．
服/务/教/师
免/费/馈/赠
返回菜单
物理[RJ· 选修3-2]
3．电压关系 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 U2 U3 当有多个副线圈时，则有： ＝ ＝ „ n1 n2 n3
服/务/教/师
免/费/馈/赠
1．理想变压器的特点
(1)变压器铁芯内无漏磁；
(2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热． (3) 变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等 于副线圈的输出功率.
服/务/教/师
免/费/馈/赠
返回菜单
物理[RJ· 选修3-2]
2．电动势关系 由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝 ΔΦ 线圈都具有相同的 ，根据法拉第电磁感应定律有 E1 Δt ΔΦ ΔΦ E1 n 1 ＝n1 ，E2＝n2 ，所以 ＝ . E2 n 2 Δt Δt
返回菜单
物理[RJ· 选修3-2]
4．功率关系 对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出． 5．电流关系 由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2， I1 U2 n2 得 ＝ ＝ . I2 U1 n1 当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋„ 得 I1n1＝I2n2＋I3n3＋„
变压器工作原理
当变压器的一次绕组加上交流电压u1时,一次绕组内便有一 个交变电流i0（即空载电流）流过,并建立交变磁场。
根据电磁感应原理,分别在一、二次绕组产生电动势e1、eσ1和 e2。
根据基尔霍夫电压定律,按上图所示电压、电流和电动势的正 方向，可写出一、二次绕组的电动势方程式为：
u1=i0R1-e1-eσ1≈i0R1+N1dφ/dt
为Z 1=R1+jX1;
另一个是带有铁心 的线圈，其阻抗为
Zm=Rm+jXm
即
E 1 I 0 ( R m j X m ) I 0 Z m
一次侧的电动势平衡方程为
U 1 ( m R E j1 X m I ) 0 Z I 0 1 (1 R jX 1)I 0
R m,Xm,Zm励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱 和特性，所以ZmRm不j是X m常数，随磁路饱和程度增大而减小。
制而成。
如下图所示有两组：一个绕组与电源相连,称为一次绕组（或 原绕组），这一侧称为一次侧（或原边）；另一个绕组与负载相 连，称为二次绕组（或副绕组），这一侧称为二次侧（或副边）。
U1 一次侧接电源
U2
u1 二次侧接负载
u2
对于三相变压器,根据两组绕组的相对位置，绕组可分为同心 式和交叠式两种，如以下两图所示。
按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。
按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。
按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
按容量分：小型、中型、大型和特大型变压器。
我国变压器的主要系列：SJL1（三相油浸铝线电力变压器）、 SEL1（三相强油风冷铝线电力变压器）、SFPSL1（三相强油风 冷三线圈铝线电力变压器）、SWPO（三相强油水冷自耦电力变 压器）等。
第八章第4节变压器并列运行试题(程5.31)
1.>[AE]变压器联结组标号不同，是绝对不能并联运行的。
( )答案:√试题解析:关键字:2.>[AC]变压器接线组别不同而并联运行，将产生很大的短路电流，所以接线组别不同，绝对不能并联运行。
( )答案:√试题解析:3.>[AC]两台变压器的变比不等并列运行，在二次绕组中会产生环流，当达到一定值后，就会烧毁变压器。
( )答案:√试题解析:关键字:4.>[ AE]并列变压器承担负荷的大小与阻抗电压成正比。
( )答案:×试题解析:关键字:5.>[AC]如果两台变压器联结组标号相差不多，是可以并列运行的。
( )答案:×试题解析:关键字:6.>[ AC]变压器并联运行的条件之一是两台变压器的变比应相等，实际运行时允许相差±10%。
( )答案:×试题解析:关键字:7.>[AA]将两台试验变压器串级进行交流耐压试验时，若第一级试验变压器串级绕组极性接反，会造成最终输出试验电压为零。
( )答案:√试题解析:关键字8.>[ AC]变压器的短路电压相等允许有±10的差值，这个条件保证负荷分配与容量成正比。
( )答案:√试题解析:关键字9.>[ AC]并列运行后，两台变压器所带负载与各自额定容量成正比，即负载率相等。
( )答案:√试题解析:关键字10.>[ AC]当一台变压器发生故障时，并列运行的其它变压器仍可以继续运行，以保证重要用户的用电。
( )答案:√试题解析:关键字11.>[ AC]若接线组别不同的变压器并列运行，将引起相当于短路的环流，甚至烧坏变压器。
( )答案:√试题解析:关键字:12.>[BA]当变比不完全相等的两台变压器从高压侧输入，低压侧输出并列运行时，在两台变压器之间将产生环流，使得两台变压器空载输出电压( )。
（A）上升；（B）下降(C)变比大的升、小的降；(D)变比小的升、大的降。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，以下说法中正确的是()
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10:1
D．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1
2．(2010·芜湖高二检测)如下图，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1:n2和电源电压U1分别为()
A．1:22U B．1:24U
C．2:14U D．2:12U
3．(2011·山东曲阜一中高二期末)如下图所示为两个互感器，在图中圆圈内a，b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则()
A．a为电流表，b为电压表
B．a为电压表，b为电流表
C．线路输送电功率是2200W
D．线路输送电功率是2.2×106W
4．有一电子线路中使用的小变压器，变压比为220V/6V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如下图所示，现要作为降压变压器使用，则电源(220V)应接在()
A．ab两端B．cd两端
C．ac两端D．bd两端
5．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如下图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈
上加一电压为U的交流电，则()
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流
表的读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
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
6.如下图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2＝1:10，副线圈与阻值R＝20Ω的电阻相连，原线圈两端所加的电压u＝202sin20πt(V)，则()
A．交流电压表的示数为202V
B．副线圈输出交流电的频率为10Hz
C．电阻R上消耗的电功率为2kW
D ．原线圈中电流的最大值为100A
7.如下图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈n 2＝50匝，n 3＝100匝，L 1是“6V ,2W”的小灯泡，L 2是“12V ,4W”的小灯泡，当n 1接上交流电压时，L 1、L 2都正常发
光，那么原线圈中的电流为( )
A.160A
B.130A
C.120A
D.110
A 8.一理想变压器原线圈可通过触头P 的移动改变其匝数，当P
接a 时，原、副线圈的匝数比为5：1，b 为原线圈的中点，副线圈接有电容器C 、灯泡L 、理想电流表以及R ＝44Ω的定值电阻．若原线圈接有u ＝311sin100πtV 的交变电压，下列判断正确的是( )
A ．当P 接a 时，灯泡两端电压为44V
B ．当P 接b 时，电流表的示数为2A
C ．P 接b 时灯泡消耗的功率比P 接a 时大
D ．P 固定在a 点不移动，原线圈接有u ＝311sin200πt V 的交变电压，灯泡亮度变亮
9.如下图所示的理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接一个标有“12V ,100W”的灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比为18 1，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为________V ，电流表的读数为________A.
10.如下图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U 1＝3300V ，副线圈的输出电压U 2＝220V ，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U 0＝2V ，则
(1)原、副线圈的匝数各是多少？
(2)当S 断开时，A 2的示数I 2＝5A ，那么A 1的示数
是多少？
(3)当S 闭合时，A 2的示数将如何变化？A 1的示数如何变化？
11.如下图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V 的市电上，向额定电压为1.80×104V 的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA 时，熔丝就熔断．
(1)熔丝的熔断电流是多大？
(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多
大？
12．黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．
如下图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电场为6220V/cm，
为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？。