人教高中物理同步讲义练习选择性必修二3.3 变压器（学生版） （人教2019选择性必修二） .docxVIP

3.3变压器

基础导学

要点一、变压器的原理

1．变压器的构造

由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。

(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。

(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。

2．原理：互感现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。

3．作用：改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率。

4．注意

(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。

(2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。

(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。

要点二、电压与匝数的关系

1．理想变压器

(1)定义：没有能量损失的变压器。

(2)特点

①变压器铁芯内无漏磁。

②原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热。

③铁芯中不产生涡流。

2．原、副线圈的电压关系

(1)对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的eq\f(ΔΦ,Δt)，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq\f(ΔΦ,Δt)，所以eq\f(E1,E2)＝eq\f(n1,n2)。

(2)由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。当有多组线圈时，则有eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)…

3．两类变压器

(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器。

(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压高的变压器。

要点突破

突破一：变压器和分压器

变压器和分压器都能起到改变电压的作用，但二者有着本质区别，如图所示。

1．变压器是一种电感性仪器，是根据电磁感应原理工作的；而分压器是一种电阻性仪器，是根据电阻串联分压原理工作的。

2．变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压；而分压器既可改变交流电压，也可改变直流电压。

3．变压器可以使交流电压升高或降低；而分压器不能使电压升高。

4．对于理想变压器，电压与线圈匝数成正比，即Uab∶Ucd＝n1∶n2；而对于分压器，电压与电阻成正比，即Uef∶Ugh＝Ref∶Rgh。

5．若在cd间、gh间分别接入负载电阻R0后，对于变压器，Ucd不随R0的变化而变化；而对于分压器，Ugh将随R0的增大而增大，随R0的减小而减小。

6．理想变压器工作时，穿过铁芯的磁通量是一定的，线圈两端的电压遵循法拉第电磁感应定律，两线圈中存在E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq\f(ΔΦ,Δt)；而分压器工作时，回路电流为定值，遵循欧姆定律，即Uef＝IRef，Ugh＝IRgh。

7．理想变压器的输入功率随输出功率的变化而变化，且始终相等，即P入＝P出；而分压器空载时，输入功率P入＝I2Ref不变。

突破二：理想变压器的动态变化问题

1.变压器的动态电路分析

一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系)；二是要遵循欧姆定律。首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判断，具体问题具体分析。

2．需要注意的几点

(1)负载增多，不等于电阻变大。并联的负载增多对应用电器增多，消耗功率增大，其总电阻减小。

(2)负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断：先要由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻变大或变小的情况，由欧姆定律确定线圈中的电流I2的变化情况，最后再由P入＝P出判断原线圈中电流的变化情况。

3．动态问题的分析思路可表示为

突破三：理想变压器的制约关系

(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq\f(n2U1,n1).

(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.

(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq\f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．

突破四：常见的变压器

1．自耦变压器

如下图所示．铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用．

2．电压互感器

(1)构造：小型降压变压器，如下图(a)．

(2)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；为了安全，外壳和副线圈应接地．

(3)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压．

3．电流互感器

(1)构造：小型升压变压器，如图(b)．

(2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表；为了安全