2018届高考物理二轮复习变压器专题卷

变压器

一个线圈跟电源连接,叫原线圈(初级线圈),另一个线圈跟负载连接,叫副线圈(次级线圈)。两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。 师:画出变压器的结构示意图和符号,如下图所示:

互感现象时变压器工作的基础。在原线圈上加交变电压U1,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变磁通量既穿过原线圈,也穿过副线圈,在原、副线圈中都要引起感应电动势。如副线圈是闭合的,在副线圈中就产生交变电流,它也在铁芯中产生交变的磁通量,在原、副线圈中同样引起感应电动势。副线圈两端的电压就是这样产生的。所以,两个线圈并没有直接接触,通过互感现象,副线圈也能够输出电流。

U1n1? U2n2电流通过变压器线圈是会发热,铁芯在交变磁场的作用下也会发热。所以,变压器工作时存在能量损失。没有能量损失的变压器叫做理想变压器。

U1n1,只适用于理想变压?U2n2器。实际上变压器的工作效率都很高,在一般的计算中,可以把实际变压器视为理想变压器。

理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系? 因为理想变压器没有能量损失,所以P出=P入

若理想变压器只有一个副线圈,则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系? 生:据P出=U2I2,P入=U1I1及P出=P入得:

U2I2=U1I1

则:

I1U2n2 ??I2U1n1上式是理想变压器只有一个副线圈时,原副线圈中的电流比公式。

如果副线圈的电压高于原线圈的电压,这样的变压器叫升压变压器;如果副线圈的电压低

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于原线圈的电压,这样的变压器叫降压变压器。那么两种变压器的匝数关系如何? 升压变压器,n2>n1,降压变压器,n2<n1。 两种变压器原副线圈电流的大小关系如何? 升压变压器,I2I1。

在绕制升压变压器原副线圈时,副线圈导线应比原线圈导线粗一些好,还是细一些好?降压变压器呢?

因为升压变压器,I2I1,所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些。

课后请大家阅读教材47页“科学漫步”,了解互感器的工作原理和应用。 本节课主要学习了以下内容: 1.变压器主要由铁芯和线圈组成。

2.变压器可改变交变电的电压和电流,利用了原副线圈的互感现象。 3.理想变压器:没有能量损失的变压器,是理想化模型。有

P输出=P输入

U1N1IN 1?2 ?U2N2I2N1【例1】一个正常工作的理想变压器的原副线圈中,下列的哪个物理量不一定相等 ( ) A.交流的频率 C.电功率

B.电流的有效值 D.磁通量变化率

解析:变压器可以改变原副线圈中的电流,因此原副线圈中的电流不一定有相同有效值,所以选B.由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈,因而原副线圈的磁通量变化率相同,D错.变压器的工作基础是电磁感应,副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的,A错.理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率,因此C错. 答案:B

点评:变压器工作时,原副线圈电压和电流不一定相同,但对理想变压器来说,原副线圈一定相同的量有(1)电功率,(2)磁通量变化率,(3)交流的频率

【例2】如图所示为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,则 ( ) A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大 B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗功率减小 C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大

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D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大 解析:K由a合到b时,n1变小,而

UI1n2nn得I1=2I2由I2=2,U2=2U1所以?RI2n1n1n1I1=

n2n122·

U1·U1,n2和R不变,n1减小时I1增大,所以A对。 R222n2n2U2U1K由b合到a时,P2=,而U2=U1,所以P2=2·.U1、n2和R不变,n1增大时

RRn1n1P2减小,所以B对。 P上滑时,R增大,由前I1=U1增大时,由前I1=

n2n122·

U1,U1、n1和n2不变,R增大时,I1减小,所以C错。 Rn2n122·

U1,n1、n2和R不变,U1增大时,I1增大,所以D对。 R所以应选A、B、D。 答案:ABD

点评: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

【例3】如图所示,接于理想变压器的四个灯泡规格相同,且全部正常发光,求三个线圈的匝数比n1∶n2∶n3.

解析:由于四个规格相同的灯泡都正常发光,所以三个线圈中的电流均相同,即I1=I2=I3=I.

设n1、n2、n3三个线圈两端的电压分别为:U1、U2、U3,接在原线圈中灯泡两端的电压为U0,则有:

U0=U3=

U2, 2所以,

U22n2?,即2? U31n31设电源电压为U,则有U=U0+U1

根据理想变压器输入功率等于输出功率, 则有:UI=U0I+U2I+U3I, 即UI=4U3I

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