=
2.自耦变压器 图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯 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;如果把线圈的一部分作为原线圈,整个线 圈作为副线圈,就可以升高电压。
调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图乙所示。线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上,AB 之间加上输入电压 U1,移动滑片 P 的位置就可以调节输出电压 U 2。
������m
√2
=
5
√2
������2 ������ = m2 ,由于引发电火花的 ������1 ������m1 ������2 5 000 V,故 >1 000,选项 C 正确 ,D 错 ������1
二、 理想变压器的动态分析
知识精要 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������→������2 →������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 n1、n 2→U 2→I2→ P 出→P 入→I 1。
可知,U2
是不变的 ,灯 L 亮度也不变,A 项错误,B 项正确;P 向上滑动时,滑动 变阻器的阻值减小,由 P= 可知 ,变压器的输出功率 P2 变大 ,又理想 变压器的输入功率等于输出功率,则输入功率 P1 也变大,由 P1=U1I 1 及 U1 不变可知,变压器的输入电流变大,C 项错误 ,D 项正确。 答案:BD
输出电压不变。由 I2=
即输出功率变大。由 U1I1=U2I2 可知,I1 变大,即电流表 A1 的读数也 增大,选项 B 正确。 答案:B
������2 ������2 ������3 得 I2 增大 ,即电流表 ������1 +������ +������ 2 3
A2 的读数增大,
迁移应用 (多选题 )如图所示的电路中,P 为滑动变阻器的滑片,保持理想 变压器的输入电压 U1 不变,闭合开关 S,下列说法正确的是( )
A.交流电压表的示数等于 5 V B.交流电压表的示数等于
������ ������1 ������ D.实现点火的条件是 2 <1 000 ������1
C.实现点火的条件是 2 >1 000
5 √2
V
解析 :电压表示数为交流电压有效值,由题图乙可得 U= V,选项 A 错误,B 正确;因 Um1=5 V,根据 条件是副线圈电压峰值大于 误。 答案:BC
解析 :(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系,
������1 ������1 ������ , = 1 ������2 ������3 ������3 ������2 6 得 n2= n1= ×1 100 匝 =30 匝 ������1 220 ������ 110 n3= 3 n1= ×1 100 匝 =550 匝。 ������1 220
������1 ������2
=
������1 ������2
=
220 60
=
11 3
,选项 D 正确。
答案:BD
迁移应用 (多选题 )图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电 压转换为图乙所示的正弦式交流电压,并加在一理想变压器的原线 圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为 n1、n2,V 为交流电压表。当 变压器副线圈电压的瞬时值大于 5 000 V 时,就会在钢针和金属板 间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是( )
由
������1 ������2
=
(2)设原线圈输入电流为 I1,由 P 入 =P 出 , 即 I1U1=I2U 2+I3U3=P2+P3 所以 I1=
������2 +������3 ������1
=
20+60 220
A= 0.36 A。
答案:(1)30 匝 550 匝 (2)0.36 A
2.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流, 通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数 较少,工作时电流为 Iab,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为 Icd ,为 了使电流表能正常工作,则( )
丙
丁
案例探究 1.如图所示,一台有两个副线圈的变压器,原线圈匝数 n1= 1 100 匝,接入电压 U 1=220 V 的电路中。
(1)要求在两个副线圈上分别得到电压 U 2=6 V,U 3=110 V,它们 的匝数 n2、n3 分别为多少 ? (2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两 个用电器,原线圈的输入电流为多少?
典题例解 【例 1】 (多选题 )如图,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 ( )
A.变压器输入功率为 484 W B.通过原线圈的电流的有效值为 0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为 2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比 n 1∶n2=11∶ 3
预习交流 2 判断正误 : (1)变压器的原、副线圈是用导线连接在一起的。( ) (2)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。 ( ) (3)理想变压器是一个理想化模型。 ( ) (4)学校中用的变压器工作时没有能量损失。( ) 答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)×
一、 变压器的工作原理
规律方法:几种特殊的变压器 知识链接 1.多线圈变压器 多线圈变压器一般有一个原线圈、多个副线圈,输入功率等于 各个副线圈的输出功率之和,其各线圈电压比仍等于匝数比,即 等于总输出功率可得 U1I1=U 2I2+U 3I3+… n1I1=n2I2+n3I 3+…
������1 仍成立,但电流不再与匝数成反比。各线圈电流关系由输入功率 ������������ ������1 ������������
解析 :理想变压器的输入功率等于输出功率,所以有 P1=U1I1=U 2I2= 60×2.2 W=132 W,选项 A 错误 ;原线圈电流 I1= =0.6 A,选项 B 正确 ;副线圈电流最大值 I2max= √2I2=2.2√2 A,
������1 ������1
选项 C 错误 ;原副线圈匝数比
典题例解 【例 2】 如图所示,理想变压器原、副线圈回路中的输电线的 电阻忽略不计。当 S 闭合时( )
A.电流表 A1 的读数变大,电流表 A2 的读数变小 B.电流表 A1 的读数变大,电流表 A2 的读数变大 C.电流表 A1 的读数变小,电流表 A2 的读数变小 D.电流表 A1 的读数变小,电流表 A2 的读数变大 解析:当 S 闭合后,变压器副线圈中的输电回路的电阻减小,而
=
������2 。 ������3
U1I1=U 2I2+U 3I3+… n1I1=n2I2+n3I 3+… 思考探究 理想变压器有什么特点?实际变压器呢? 答案 :理想变压器不考虑初、次级线圈发热损失,也不考虑铁芯 漏磁及铁芯内涡流发热损失,因此 P 出=P 入 ,实际的变压器以上损耗 是不可避免的,因此有 P 出<P 入 。
重点 难点
激趣诱思
霓虹灯作为电光源的一个重要分支,是用途最广泛的装饰彩 灯。随着我国经济的迅速发展,霓虹灯在繁荣城市经济、促进商业 活跃、增加城市的生机活力和提高城市知名度等方面起到重要的 作用,霓虹灯给人们的夜生活带来美的享受。它的工作原理是:霓虹 灯是一种采用高压电击穿惰性气体而发出彩色光的电器设施,它所 用电源一般是由 220 V 单相电源经专门的霓虹灯变压器升压至 10~15 kV 后 ,送到灯管两端电极的。 变压器在生产、生活和科技中有着非常重要的作用,它的工作 原理是怎样的?它为什么能改变电压?
A.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
解析 :P 向上或向下滑动时 ,由变压器的电压特点
������2 ������
������1 ������2
=
������1 ������2
预习交流 1 为什么恒定电流不能利用变压器改变电压? 答案 :通过电磁感应产生互感现象是变压器的工作基础,而恒定 电流产生恒定磁场,不产生电磁感应现象,所以无法对恒定电流变 压。
2.变压器的电压、电流与匝数的关系 (1)探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系: ①在该实验中,要探究的物理量是四个,即输入电压、输出电 压、原线圈匝数和副线圈匝数,因此为了搞清关系,应该用控制变量 法。 ②猜想:线圈两端的电压与其匝数可能有什么关系?输入电压不 变的情况下,原、副线圈的匝数对副线圈两端的电压是否都有影响? ③设计实验方案:控制变量,分别探究。在保证输入电压保持不 变的条件下,先保持原线圈的匝数不变,改变副线圈的匝数,研究对输 出电压的影响;然后 ,再保持副线圈的匝数不变,改变原线圈的匝数, 研究对输出电压的影响。 ④进行实验,记录数据。 ⑤分析数据,得出结论:原线圈、副线圈的电压之比,等于两个线 圈的匝数之比。
3.互感器 (1)电压互感器:如图丙所示,原线圈并联在高压电路中,副线圈 接电压表。互感器将高电压变为低电压,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。 (2)电流互感器:如图丁所示,原线圈串联在待测大电流电路中 , 副线圈接电流表。互感器将大电流变成小电流,通过电流表测出小 电流,结合匝数比可计算出大电流电路的电流。
������1 ������ = 1 (表达式)。 ������2 ������2 ������1 ������2 (3)理想变压器电流跟匝数的关系: = (适用于只有一个副线 ������2 ������1
