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变压器一、 变压器1．动态分析问题变压器动态问题是指电路中某一部分或某一物理量的变化，引起其他部分或其他物理量的变化情况。
理想变压器的动态分析大致有两种情况：一是负载不变时原副线圈电压、电流、功率随匝数比的变化而变化；二是匝数不变时各个物理量随原副线圈负载的变化而变化的问题（这类问题比较常见）。
处理问题的关键在于搞清楚“谁制约谁”的问题。
电压制约：“原线圈电压制约副线圈电压。
”电流制约：“副线圈电流制约原线圈电流。
”功率制约：“输出功率决定输入功率，即用多少，给多少。
”2.变压器2．多组副线圈问题多组副线圈的理想变压器问题与只有一个副线圈的问题思路基本相同，但I n I n =副原副原不再成立。
解题关键在于抓住两个关系：⑴ 电压关系：1212U U U n n n ===副副原副副原⑵ 功率关系：12P PP =++副副原，即1122U I U I U I =++副副副副原原 3．原线圈带有负载问题 当原线圈串联一个电阻时，原线圈上的电压不再等于电动势。
这时结合原、副线圈电路的欧姆定律、“电压关系”、“功率关系”联立即可求解。
典例精讲【例2.1】（2019春•福清市校级期末）一理想变压器的原、副线圈的匝数比为4：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为340V的正弦交流电源上，如图所示。
设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则（）A．U＝80V K=14B．U＝20V K=14C．U＝80V K=116D．U＝20V K=116【例2.2】（2019春•宝安区期末）如图，5个额定电压为U，完全相同的灯泡通过理想变压器连接在交流电源上。
现在5个灯泡都正常发光，则变压器原副线圈匝数比n1：n2和电源电压U1分别为（）A．1：1，2U B．3：1，3U C．3：1，5U D．3：2，5U【例2.3】（2019春•温州期末）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈接交流电源和交流电压表，副线圈通过电阻值为R的导线与热水器、抽油烟机连接。
高中物理选修3-2第14讲电能的输送一、输电电路的基本分析1、如图所示，发电站的输出电功率为P，输出电压为U，用户得到的电功率为P′，电压为U′，则输电电流为I=PU =U−U′R线=U线R线。
2、输电导线损失的电压：U线=U−U′=IR线。
3、输电导线上损失的电功率∆P=P−P′=I2R线=(PU )2R线=(U线)2R线。
4、减少电能损失的基本途径：根据公式∆P=I2R线=(PU )2R线。
可知有两个基本途径：①减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；②高压输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流。
二、远距离高压输电问题的分析1、远距离高压输电的几个基本关系（如图所示）（1）功率关系P1=P2，P3=P4，P2=P线+P3（2）电压、电流关系U1 U2=n1n2=I2I1，U3U4=n3n4=I4I3；U2=U线+U3，I2=I3=I线（3）输电电流：I线=P2U2=P3U3=U2−U3R线（4）输电导线上损失的电功率P线=U线I线=I线2R线=(P2U2)2R线2、关于远距离输电问题的处理思路常见问题有两类：①发电机→升压→输电线→降压→用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；②从中间突破，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题。
三、理清三个回路如图所示，为远距离输电的简化电路原理图，可划分为以下三个回路。
1、回路1：由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成，称为发电机电路（或输入电路）。
在这个电路中，发电机使电源，线圈1相当于用电器，导线的直流电阻可以忽略。
通过线圈1中的电流I1等于发电机中的电流I机，线圈1两端的电压U1等于发电机两端的电压U机，线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P 机，即I1=I机，U1=U机，P1=P机。
2、回路2：由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成，称为输送电路。
变压器一、 变压器1．动态分析问题变压器动态问题是指电路中某一部分或某一物理量的变化，引起其他部分或其他物理量的变化情况。
理想变压器的动态分析大致有两种情况：一是负载不变时原副线圈电压、电流、功率随匝数比的变化而变化；二是匝数不变时各个物理量随原副线圈负载的变化而变化的问题（这类问题比较常见）。
处理问题的关键在于搞清楚“谁制约谁”的问题。
电压制约：“原线圈电压制约副线圈电压。
”电流制约：“副线圈电流制约原线圈电流。
”功率制约：“输出功率决定输入功率，即用多少，给多少。
”2.变压器2．多组副线圈问题多组副线圈的理想变压器问题与只有一个副线圈的问题思路基本相同，但I n I n =副原副原不再成立。
解题关键在于抓住两个关系：⑴ 电压关系：1212U U U n n n ===副副原副副原⑵ 功率关系：12P PP =++副副原，即1122U I U I U I =++副副副副原原 3．原线圈带有负载问题 当原线圈串联一个电阻时，原线圈上的电压不再等于电动势。
这时结合原、副线圈电路的欧姆定律、“电压关系”、“功率关系”联立即可求解。
典例精讲【例2.1】（2019春•龙华区校级月考）理想变压器，对于原、副线圈，不一定相等的物理量是（）A．交流电的最大值B．磁通量的变化率C．电功率D．交变电流频率【例2.2】（2019•广东学业考试）如图所示为变压器原理图，其原线圈和副线圈的匝数分别为n1、n2，若输出电压小于输入电压，下列说法正确的是（）A．输入的是直流电，且n1＞n2B．输入的是直流电，且n1＜n2C．输入的是交流电，且n1＞n2D．输入的是交流电，且n1＜n2【例2.3】（2019春•钦州期末）在如图所示的理想变压器的电路中，变压器原、副线圈的匝数比为2：1．电阻R1＝R2，电流表和电压表均为理想电表，若电流表的示数为1A，电压表的示数为4V，则电阻R1的大小为（）A．5ΩB．10ΩC．15ΩD．20Ω【例2.4】（2019春•云阳县校级月考）如图所示的理想变压器，四个灯泡规格相同并都正常发光，额定电流均为I，n1：n2：n3＝16：1：2，则电流表示数为（）A．16I B．2I C．0.5I D．0.25I【例2.5】（2019春•湄潭县校级月考）理想变压器原、副线圈匝数比为4：1，若原线圈输入交变电压u＝220√2sin（100πt）V，灯泡L1、L2均正常发光，电压表和电流表均为理想电表，则下列说法中正确的是（）A．电压表的示数为55√2VB．原、副线圈的电流之比为1：4C．滑动变阻器的滑片P向上滑动，则原线圈输入功率减小D．滑动变阻器的滑片P向上滑动，则电流表示数变小，电压表示数变大【例2.6】（2019春•渝中区校级月考）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为5：1，原线圈两端的交变电压为u＝20√2sin100πtV氖泡在两端电压达到4v时开始发光，下列说法中正确的有（）A．开关接通后，氖泡每秒发光100次B．开关接通后，电压表的示数为4√2VC．开关断开后，电压表的示数不变D．开关断开后，变压器的输出功率不变。
高中物理选修3-2第14讲电能的输送一、输电电路的基本分析1、如图所示，发电站的输出电功率为P，输出电压为U，用户得到的电功率为P′，电压为U′，则输电电流为I=PU =U−U′R线=U线R线。
2、输电导线损失的电压：U线=U−U′=IR线。
3、输电导线上损失的电功率∆P=P−P′=I2R线=(PU )2R线=(U线)2R线。
4、减少电能损失的基本途径：根据公式∆P=I2R线=(PU )2R线。
可知有两个基本途径：①减小输电线电阻，如加大输电导线的横截面积，采用电阻率小的材料等；②高压输电，在输送功率一定的条件下，提高电压，减小输送电流。
二、远距离高压输电问题的分析1、远距离高压输电的几个基本关系（如图所示）（1）功率关系P1=P2，P3=P4，P2=P线+P3（2）电压、电流关系U1 U2=n1n2=I2I1，U3U4=n3n4=I4I3；U2=U线+U3，I2=I3=I线（3）输电电流：I线=P2U2=P3U3=U2−U3R线（4）输电导线上损失的电功率P线=U线I线=I线2R线=(P2U2)2R线2、关于远距离输电问题的处理思路常见问题有两类：①发电机→升压→输电线→降压→用电器的顺序分析或按用电器到发电机的顺序分析；②从中间突破，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题。
三、理清三个回路如图所示，为远距离输电的简化电路原理图，可划分为以下三个回路。
1、回路1：由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成，称为发电机电路（或输入电路）。
在这个电路中，发电机使电源，线圈1相当于用电器，导线的直流电阻可以忽略。
通过线圈1中的电流I1等于发电机中的电流I机，线圈1两端的电压U1等于发电机两端的电压U机，线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P 机，即I1=I机，U1=U机，P1=P机。
2、回路2：由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成，称为输送电路。
高中物理选修3-2变压器1、理想变压器（1）构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。
②副线圈：与负极连接的线圈，也叫次级线圈。
③闭合铁芯（2）原理：电流磁效应、电磁感应（3）基本公式①功率关系：P入=P出无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系：U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
有多个副线圈时，U1n1=U2n2=U3n3③电流关系：只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时，U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样（4）几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图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原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
调压变压器：就是一种自耦便要，它的构造如图所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。
AB之间加上输入电压U1。
移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
②互感器{电压互感器：用来把高电压变成低电压电流互感器：用来把大电流变成低电流交流电压表和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。
用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。
这种变压器叫做互感器。
a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高电压电路中，副线圈接入交流电压表。
根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比（U1U2），可以算出高压电路中的电压。
为了工作安全，电压互感器的铁壳和副线圈应该接地。
b、电流互感器电流互感器用来把大电流变成小电流。
它的原线圈串联再被测电路中，副线圈上接入交流电流表。
根据电流表测得的电流I2和铭牌上注明的变流比（I1I2），可以算出被测电路中的电流。
如果被测电路是高压电路，为了工作安全，同样要把电流互感器的外壳和副线圈接地。
（5）电路中的符号（6）特征正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压（7）理想变压器的理想化条件在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1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：E1=n1∆Φ1Δt ，E2=n2∆Φ2Δt（①忽略原、副线圈内阻，有U1=E1，U2=E2；②另外，考虑到铁芯的导磁作用而却忽略漏磁，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∆Φ1=∆Φ2）由此便可得理想变压器的电压变化规律为U1U2=n1n2再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”）有P1=P2（而P1=U1I1，P2=U2I2）于是又得理想变压器的电流变化规律为U1I1=U2I2，I1I2=n2n1（8）特别注意①变压器的输入功率由输出功率决定往往用到：P1=U1I1=(n2U1n2)2R⁄，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻成反比。
式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。
“负载”表示副线圈所接的用电器你的实际功率。
实际上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。
②变压器可以使输出电压升高或降低，但不可能使输出功率变大。
假若是理想变压器。
输出功率也不可能减少。
③通常说的增大输出端负载，可理解为负载电阻减小；同理加大负载电阻可理解为减小负载。
2、解决变压器问题的常用方法解题思路1：电压思路。
变压器原、副线圈的电压之比为U 1U 2=n 1n 2；当变压器有多个副绕组时U 1n 1=U 2n 2=U3n 3=⋯解题思路2：功率思路理想变压器的输入、输出功率为P 入=P 出，即P 1=P 2；当变压器有多个副绕组时P 1=P 2+P 3+⋯ 解题思路3：电流思路。
由I =P U 知，对只有一个副绕组的变压器有I 1I 2=n2n 1；当变压器有多个副绕组时n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+⋯解题思路4（变压器你动态问题）制约思路（1）电压制约：当变压器原、副线圈匝数比（n1n 2）一定时，输出电压U 2由输入电压决定，即U 2=n 2U 1n 1，可简述为“原制约副”。
（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1n 2）一定，且输入电压U 1确定时，原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1=n2n 1I 2，可简述为“副制约原”。
（3）负载制约：①变压器副线圈中的功率P 2=P 负1+P 负2+⋯； ②变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定，I 2=P 2U 2；③总功率P 总=P 线+P 2。
动态分析问题的思路程序可表示为：解题思路5：原理思路变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中∆ΦΔt 相等；当遇到“”型变压器时有：ΔΦ1Δt=ΔΦ2Δt+ΔΦ3Δt，此式适用于交流电或电压（电流）变化的直流电，但不适用于稳压或恒定电流的情况。
题型1（变压器构造、原理基本计算）1、一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V 交变电流改变为110V ，已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈的匝数为（ B ）A. 200B. 400C. 1600D. 32002、用220V 的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电，变压器输出电压是110V ，通过灯泡的电流图像如图所示，则（ A ） A. 变压器输入功率约为110W B. 输出电压的最大值是110V C. 变压器原、副线圈匝数比是1:2D. 变压器原线圈电路电流的函数表达式i =sin 100πt A3、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I ab ，cd 一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd ，为了使电流表能正常工作，则（ B ）A. ab接MN、cd接PQ，I ab<I cdB. ab接MN、cd接PQ，I ab>I cdC. ab接PQ、cd接MN，I ab<I cdD. ab接PQ、cd接MN，I ab>I cd4、钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。
图（a）中电流表的读数为1.2A。
图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则（C）A. 这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4AB. 这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4AC. 这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6AD. 这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）的读数为3.6A5、下列四幅图中，可以将电源电压升高的是（C）6、如图所示。
L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器，通过观测接在甲、乙中的电表读数，可以间接得到输电线两端电压和通过输电线的电流。
若已知图中n1:n2=100:1，n3:n4=1:10，V表示数为220V，A 表示数为10A，则下列判断正确的是（A）A. 甲是电压互感器，输电线两端电压是2.2×104VB. 乙是电压互感器，输电线两端电压是2.2×103VC. 甲是电流互感器，通过输电线的电流时100AD. 乙是电流互感器，通过输电线的电流时0.1A7、关于变压器。
下列说法中正确的是（BD）A. 变压器可以将直流电压升高或降低B. 生涯变压器的原线圈匝数小于副线圈匝数C. 变压器的输出电压与副线圈的匝数无关D. 理想变压器的输入功率和输出功率相等8、在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内。
a、b、c三个闭合金属圆环，位置如图所示。
当滑动变阻器滑动触头左右滑动时，能产生感应电流的圆环是（A）A. a、b两环B. b、c两环C. a、c两环D. a、b、c三个环题型2（变压器在电路中的基本计算）1、一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则（A）A. U=66V，k=19B. U=22V，k=19D. U=66V，k=13D. U=22V，k=132、一含理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω，1Ω，4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。
当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。
改变压器原、副线圈匝数比为（B）A. 2B. 3C. 4D. 53、如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。
现闭合开关，灯泡正常发光。
若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（A）A. U=110V，I=0.2AB. U=110V，I=0.05AC. U=110√2V，I=0.2AD. U=110√2V，I=0.2√2A4、如图，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（AD）A. 原、副线圈匝数之比为9:1B. 原、副线圈匝数之比为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1:95、图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=10:1。
原线圈与如图甲所示的交流电连接。
电路中电表均为理想电表，定值电阻R1=5Ω，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小，则（BC）A. 电压表示数为10√2VB. R1的电功率为0.2WC. R1电流的频率为50HzD. R2处温度升高时，电流表示数变小6、如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=5:1，其原线圈接一交流电源，电压u= 220√2sin100πt（V），副线圈接一电动机，电阻为11Ω。
若电流表A2示数为1A，电表对电路的影响忽略不计，则（B）A. 交流电的频率为100HzB. 电动机输出功率为33WC. 电流表A1示数为5AD. 变压器原线圈的输入功率为33W7、如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n:1。
原线圈接电压为u=U0sinωt的正弦交流电，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R。
