高中物理 第4章 第2节 变压器讲义（含解析）鲁科版选修3-2-鲁科版高一选修3-2物理教案VIP免费

变压器1．变压器的结构和特点(1)结构：主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈(绕组)组成。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。(2)特点：原线圈与交流电源相连，副线圈与负载相连。为什么变压器中的硅钢片不是用整个的？解析：大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中时，都要产生感应电动势，形成涡流，造成较大的涡流损耗。为了减小涡流损耗，常将铁芯用许多铁磁导体薄片(例如硅钢片)叠成，这些薄片表面涂有绝缘漆或绝缘的氧化物。由于这种薄片材料的电阻较大，这样就可以显著地减小涡流损耗。2．变压器的工作原理及变压规律(1)互感交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，交变磁场在副线圈中产生感应电动势，当副线圈两端连接负载并闭合时，副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生互相感应的现象。(2)工作原理电磁感应是变压器的工作原理，即互感现象是变压器工作的基础。(3)理想变压器电压、电流与匝数的关系理想变压器特点铁芯无漏磁，原、副线圈无电阻电压与匝数关系＝电流与匝数关系＝功率关系P1＝P2为什么变压器不能变恒定电流？解析：要产生感应电动势，磁通量必须发生变化。若原线圈中通以恒定电流，则在铁芯中产生恒定的磁通量，副线圈中虽有磁通量通过，但磁通量不变化，因此副线圈中不能产生感应电动势，当然就不能变压了。3．常见变压器(1)自耦变压器：只有1个绕组的变压器。(2)自耦变压器分类①降压器：绕阻当原线圈接电源，绕组的一部分当副线圈接负载，如图甲所示；②升压器：绕组当副线圈接负载，绕组的一部分当原线圈接电源，如图乙所示。如何区分变压器的两个线圈中哪一个是高压线圈，哪一个是低压线圈？解析：变压器中的高压线圈一般匝数多、电流小，导线较细；而低压线圈匝数少、电流大，导线较粗。1．理想变压器理想变压器是实际变压器的近似。理想变压器有三个特点：(1)铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样，每匝线圈中所产生感应电动势相等。(2)线圈绕组的电阻不计，无能损现象。(3)铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象。2．工作原理及电压关系(1)原理：由于原、副线圈的互感现象，穿过理想变压器原、副线圈的磁通量始终相同，因而这两个线圈中每匝有相同的磁通量的变化率，即在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相等。(2)电压关系：原、副线圈中产生的感应电动势E1、E2跟其匝数n1、n2成正比。E1＝n1，E2＝n2，所以＝。由于线圈内阻不计，则原线圈两端电压U1＝E1，副线圈两端电压U2＝E2，于是有＝。3．理想变压器的基本关系(1)输入功率等于输出功率，即P入＝P出，U1I1＝U2I2。(2)原、副线圈两端的电压跟匝数成正比，即＝。(3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比(仅限一个副线圈)，即＝。(4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同。[典例1]如图所示，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．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝110V，I＝0.2AD．U＝110V，I＝0.2A[思路探究][解析]交流电压表、电流表测得的是交变电流的有效值，由灯泡正常发光可知，变压器的输出电压为220V，而变压器的输入与输出电压之比等于原、副线圈的匝数比，故变压器的输入电压为110V，电压表的示数为110V；又因为变压器的输入功率等于输出功率，因此可知变压器的输入电流为0.2A，A正确。[答案]A1．如图所示，理想变压器原线圈与一10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b。小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω。已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，可计算出原、副线圈的匝数比为________。流过灯泡b的电流为________A。解析：根据P＝和P＝I2R得灯泡a两端的电压U2＝＝V＝3V，通过灯泡a的电流Ia＝＝A＝0.1A，根据＝得原、副线圈匝数之比＝＝，根据＝，得副线圈上的电流I2＝I1＝×0.09A＝0.3A，根据I2＝Ia＋Ib，得流过灯泡b的电流为Ib＝I2－Ia＝0.2A...