4.2 变压器 学案

4．2《变压器》学案
【学习目标】
（1）知道变压器的构造，了解变压器的工作原理；
（2）理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。
【学习重点】
变压比和匝数比的关系。
【知识要点】
变压器的结构
变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。
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。
变压器的结构示意图和符号，如下图所示：
2、变压器的工作原理
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。
3、变压器电压与匝数的关系
电压与匝数的关系
只适用于理想变压器。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关系：P出=P入
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于原线圈的电压，这样的变压器叫降压变压器。升压变压器
n2＞n1，降压变压器
n2＜n1。升压变压器，I2I1。
【典型例题】
例题1：如图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220
V的市电上，向额定电压为1.80×104
V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12
mA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10
mA时，变压器的输入功率是多大？
解析：（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1=I2U2
当I2=12
mA时，I1即为熔断电流。代入数据，得I1=0.98
A.
（2）设副线圈中电流为I2′=10
mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1=I2′U2
代入数据得，P1=180
W.
【达标训练】
1．矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（　　　　）
A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大
B．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大
C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零
D．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零
2．一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动，产生的交变电动势e
=
20sin20πt
V，由此可以判断（
）
A．t
=
0时，线圈平面和磁场垂直
B．t
=
0时，线圈的磁通量为零
C．t
=
0.05s时，线圈切割磁感线的有效速度最小
D．t
=
0.05s时，e第一次出现最大值
3．线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流如图所示，则（
）
A．在A和C时刻线圈平面和磁场垂直
B．在B和时刻线圈中的磁通量为零
C．从A时刻到B时刻线圈转动的角度为πrad
D．若从0时刻到D时刻经历的时间为0.02s
，则该交变电流在1.0s的时间内方向会改变100次
4．一个矩形线框的面积为S
，在磁感应强度为B的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n转/秒，则（
）
A．线框交变电动势的最大值为nπBS
B．线框交变电动势的有效值为nπBS
C．从开始转动经过1/4周期，线框中的平均感应电动势为2nBS
D．感应电动势瞬时值为e
=
2nπBSsin2nπt
5．关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是（
）
A．任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系U
=
Um/
B．只有正弦式电流才有U
=
Um/的关系
C．照明电压220V
、动力电压380V，指的都是交变电流的有效值
D．交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值
6．关于电容器通过交变电流的理解，正确的是（
）
A．有自由电荷通过电容器中的电介质
B．电容不断的充、放电，与之相连的导线中必须有自由电荷移动，这样就形成了电流
C．交变电压相同时，电容越大，电流越大
D．交变电压相同时，频率越高，电流越大
7．在电工和电子技术中使用的扼流圈有两种：低频扼流圈和高频扼流圈。它们的区别在于（
）
A．低频扼流圈的自感系数较大
B．高频扼流圈的自感系数较大
C．低频扼流圈的能有效地阻碍低频交变电流，但不能阻碍高频交变电流
D．高频扼流圈的能有效地阻碍高频交变电流，但不能阻碍低频交变电流
8．如图所示，理想变压器的输入端接正弦交流电，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2；输电线的等效电阻为R，开始时，电键K断开。当K接通时，以下说法中正确的是
（
）
A．副线圈的两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
9．如图所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为U1时，副线圈的输出电压为U2，L1、L2、L3为三只完全相同的电灯，开始时，电键K开启，然后当电键K闭合时（
）
A.电压U1不变，U2变大
B.电灯L1变亮，L2变暗
C.电灯L1变暗，L2变亮
D.原线圈中的电流变大
10．如图（a）、（b）所示，当图中a、b两端与e、f两端分别加上220
V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110
V.若分别在c、d两端与g、h两端加上110
V的交流电压，则a、b与e、f间的电压为
A.220
V，220
V
B.220
V，110
V
C.110
V，110
V
D.220
V，0
参考答案：
1．C
2．AC
3．D
4．BD
5．BCD
6．ACD
7．AD
8．BCD
9．BD
10．B
【反思】
收获
疑问