2020版高中物理 第3章 电能的输送与变压器 变压器的动态分析 远距离输电练习 沪科版选修3-2
微型专题5 变压器的动态分析 远距离输电
一、选择题
考点一 变压器电路的动态分析
1.如图1所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示.下列说法正确的是( )
图1
A.I 1和I 2表示电流的平均值
B.U 1和U 2表示电压的最大值
C.滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大
D.滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大 答案 C
解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误.根据U 1U 2＝n 1
n 2得U 2＝n 2n 1
U 1，U 1不变，U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，由闭合回路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1
I 2，I 1变大，故C 正确，D 错误.
2.(多选)为保证用户电压稳定在220 V ，变电所需适时进行调压，图2甲为变压器示意图.保持输入电压u 1不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u 2随时间t 变化的曲线如图乙所示.以下说法正确的是( )
图2
A.u 2＝1902sin (50πt ) V
B.u 2＝1902sin (100πt ) V
C.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当下移
D.为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移
答案 BD
解析 由电压u 2随时间t 变化的曲线可知，用户电压的最大值是190 2 V ，周期是2×10－2
s ，所以u 2＝1902sin (100πt ) V ，A 错误，B 正确；根据n 1n 2＝U 1
U 2
，n 1减小，U 2增大，因此为使用户电压稳定在220 V ，应将P 适当上移，C 错误，D 正确.
3.如图3所示，用理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变，变压器降压后用总电阻为R 的输电线对用电器供电，设两个灯泡的电阻相同，且都在发光，若将滑动变阻器的滑片P 向N 移动，会出现的现象是( )
图3
A.电流表的示数变大，灯泡L 1、L 2均变暗
B.电流表的示数变小，灯泡L 1、L 2均变暗
C.电流表的示数变大，灯泡L 1变亮，L 2变暗
D.电流表的示数不变，灯泡L 1变暗，L 2变亮 答案 C
解析 副线圈输出电压不变，滑动变阻器的滑片P 向N 移动的过程中，并联部分电阻减小，副线圈中的电流增大，但因为灯泡L 2两端的电压减小，所以通过灯泡L 2的电流减小，又因为总电流增大，所以通过灯泡L 1的电流增大，即灯泡L 1变亮，灯泡L 2变暗.副线圈上的电流增大，根据I 1＝n 2n 1
I 2可知，输入电流变大，电流表的示数变大.
4.(多选)如图4所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开.当开关S 接通时，以下说法中正确的是 ( )
图4
A.副线圈两端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L 1的电流减小
D.原线圈中的电流增大 答案 BCD
解析 由于输入电压和原、副线圈匝数比不变，所以当S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变，故A 项错误.
并联灯泡L 2，总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，流过R 的电流增大，副线圈输电线等效电阻上的电压U R ＝
IR 增大，故B 项正确.
副线圈输出电流I 2增大，输入功率等于输出功率即，I 1U 1＝I 2U 2，则原线圈输入电流I 1也增大，故D 项正确.
U MN 不变，U R 变大，所以U L 1变小，流过灯泡L 1的电流减小，故C 项正确.
5.(多选)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图5所示.线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，CD 之间加上输入电压，转动滑动触头P 就可以调节输出电压，图中为交流电流表，为交流电压表，R 1、R 2为定值电阻，
R 3为滑动变阻器，CD 两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，以下说法正确的是( )
图5
A.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大
B.当滑动触头P 逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大
C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大
D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小 答案 AD
解析 当滑动触头P 逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据U 1U 2＝n 1
n 2
可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大，故A 正确，B 错误；当线圈匝数不变而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，输出电压不变，总电阻减小，则总电流增大，R 1两端电压增大，R 2两端电压减小，电压表读数变小，流过R 2的电流减小，因此，流过R 3的电流增大，电流表读数变大，故C 错误，D 正确. 考点二 远距离高压输电问题
6.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图6甲所示，发电机的输出电压变化规律如图乙所示.输电线的总电阻为r ，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈的匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( )
图6
A.乙图中电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)
B.乙图中电压的有效值和用电器的额定电压都是220 V ，所以n 1n 2＝n 4n 3
C.通过升压变压器的电流频率比通过降压变压器的电流频率大
D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD
解析 由于输电线上的电阻会损失电压、电功率，使得U 2>U 3，故P 2>P 3，选项D 正确；因为n 1n 2＝U 1U 2，n 4n 3＝U 4U 3
，又由于U 1＝U 4＝220 V ，U 2>U 3，所以n 1n 2 ，选项B 错误；由交流电及变压器基础知识可知选项A 正确，C 错误. 7.(多选)下列关于远距离高压直流输电的说法中，正确的是( ) A.直流输电系统只在输电环节是直流，而在发电环节和用电环节是交流 B.直流输电系统只在发电环节和用电环节是直流，而在输电环节是交流 C.整流器将交流变直流，逆变器将直流变交流 D.逆变器将交流变直流，整流器将直流变交流 答案 AC 解析 直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成，在整流站通过整流器将交流电变换为直流电，在逆变站利用逆变器将直流电变换为交流电.因此选项A 、C 正确. 8.如图7所示，甲是远距离输电线路的示意图，乙是发电机输出电压随时间变化的图像，则( ) 图7 A.用户用电器上交流电的频率是100 Hz B.发电机输出交流电的电压有效值是500 V C.输电线上的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D.当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 答案 D 解析 由题图u －t 图像可知，交流电的周期T ＝0.02 s ，故频率f ＝1 T ＝50 Hz ，选项A 错误；交流电的电压最 大值U m ＝500 V ，故有效值U ＝ U m 2 ＝250 2 V ，选项B 错误；输电线上的电流由降压变压器副线圈上的电流和降 压变压器原、副线圈的匝数比决定，选项C 错误；当用户用电器的总电阻增大时，降压变压器副线圈上的电流减小，根据变压器变流比，降压变压器原线圈(输电线)上的电流减小，根据P ＝I 2 R 得，输电线损失的功率减小，选项D 正确. 9.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图8所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻为R ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压u ＝2202sin (100πt ) V ，降压变压器的副线圈与阻值R 0＝11 Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是( ) 图8 A.通过R 0的电流有效值是20 A B.降压变压器T 2原、副线圈的电压比为4∶1 C.升压变压器T 1的输出电压等于降压变压器T 2的输入电压 D.升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率 答案 ABD 解析 降压变压器副线圈两端交变电压有效值为2202 2 V ＝220 V ，负载电阻为11 Ω，所以通过R 0的电流的有 效值是20 A ，故A 正确；因为降压变压器T 2的原、副线圈匝数之比为4∶1，所以降压变压器T 2原、副线圈的电压之比为4∶1，故B 正确；由于输电线有电阻导致降压变压器T 2的输入电压低于升压变压器T 1的输出电压，故C 错误；由于输电线上电阻消耗功率，所以升压变压器T 1的输出功率大于降压变压器T 2的输入功率，故D 正确. 10.(多选)某小型水电站的电能输送示意图如图9所示，发电机的输出电压为200 V ，输电线总电阻为r ，升压变压器原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，降压变压器原、副线圈匝数分别为n 3、n 4(变压器均为理想变压器).要使额定电压为220 V 的用电器正常工作，则( ) 图9 A.n 2n 1>n 3 n 4 B.n 2n 1 C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 答案 AD 解析 由于输电线上的电压损失，故升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，故选项C 错误；由于输电线上的功率损耗，故升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率，故选项D 正确；U 2U 1＝n 2n 1，U 3U 4＝n 3n 4 ，因为U 1＝200 VU 3＝U 2－U 线，故n 2n 1>n 3n 4 ，选项A 正确，B 错误. 11.(多选)图10甲为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器.升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100 Ω.降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 1为一定值电阻，R 2为热敏电阻，当温度升高时其阻值变小.电压表V 显示加在报警器上的电压(报警器未画出).未发生火情时，升压变压器的输入功率为750 kW.下列说法中正确的是( ) 图10 A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为50 Hz B.未发生火情时，远距离输电线路损耗功率为180 kW C.当R 2所在处发生火情时，电压表V 的示数变大 D.当R 2所在处发生火情时，输电线上的电流变大 答案 AD 解析 由题图乙知交流电的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，A 正确；由题图乙知升压变压器输入电压的有效值为250 V ，根据升压变压器变压规律知副线圈两端电压为25 000 V ，所以输电线中的电流为I ＝P U ＝30 A ，输电线损失的电压为ΔU ＝IR ＝30×100 V＝3 000 V ，输电线路损耗功率为ΔP ＝I ΔU ＝90 kW ，B 错误；当R 2所在处发生火情时其阻值减小，副线圈中电流增大，根据降压变压器变流规律知输电线上的电流变大，D 正确；当R 2所在处出现火情时，输电线电流增大，分压增大，降压变压器两端的电压变小，根据串联分压，R 1两端电压增大，故电压表V 的示数变小，C 错误. 二、非选择题 12.某发电站通过燃烧煤来发电.发电站通过理想升压变压器、输电线和理想降压变压器把电能输送给生产和照明用户，发电机输出功率是120 kW ，输出电压是240 V ，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶25，输电线的总电阻为10 Ω，用户需要的电压为220 V.则： (1)输电线上损失的电功率为多少？ (2)降压变压器原、副线圈的匝数比为多少？ 答案 (1)4 000 W (2)290∶11 解析 画出输电线路图如图所示 (1)根据理想变压器的变压规律U 1U 2＝n 1n 2 得输电电压U 2＝n 2n 1U 1＝25 1 ×240 V＝6 000 V 输电电流I2＝P U2＝ 120×103 6 000 A＝20 A 输电线上损失的电功率 ΔP＝I22r＝202×10 W＝4 000 W. (2)输电线上损失的电压 ΔU＝I2r＝20×10 V＝200 V 降压变压器原线圈两端的电压U3＝U2－ΔU＝6 000 V－200 V＝5 800 V 根据理想变压器的变压规律得 n3 n4＝ U3 U4 ＝ 5 800 V 220 V ＝ 290 11 . 第四节变压器 【教学目标】 1、了解使用变压器的目的，知道变压器的基本构造，知道理想变压器和实际变压器的区别。 2、知道变压器的工作原理，会用法拉第电磁感应定律解释变压器的变比关系。 3、知道不同种类的变压器。 【教学重点】 变压器的工作原理，互感过程的理解及电压与匝数的关系。 【教学难点】 互感过程的理解，变比关系的推导和理解 【教学方法】 演示、推理、学生实验 【教具】 学生电源、可拆变压器、交流电压表、小灯泡、多用电表（交流电压档） 【教学过程】 引入新课 今天我们要学习的是变压器这一节，在进入新课前，我们来看这样一组数据。 投影： 提问：我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的，但是我国民用供电电压均为220V，怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工作呢？ 回答：用我们今天所要学习的设备――变压器。 演示实验：出示交流电源，用交流电压表（量程10V）测其电压为7V，若想用这个电源来使额定电压为3V的小灯泡正常发光，显然不能直接接电源，我们就可以利用变压器将电源电压降下来后再接灯泡。 现象：灯泡能够正常发光。 这说明变压器是能够改变交流电压的设备。 过渡：为什么变压器会有这样的功能呢？就让我们先从变压器的构造说起。 一、变压器的构造 最典型的变压器是由两个线圈和闭合铁芯构成。 展示可拆变压器，左右各有一个线圈套在铁芯上，其中一个与电源相连的称为原线圈（或初级线圈），另一个与用电器相连的称为副线圈（或次级线圈）。线圈是由绝缘的导线绕制的。闭合的铁芯是由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠加而成的。线圈与铁芯彼此绝缘。 投影：变压器的示意图，原副线圈的匝数一般是不同的，n1和n2分别表示原线圈和副线圈的匝数，U1和U2表示原线圈和副线圈的端电压。 提出疑问：从前面的实验中看到灯泡能够发光，说明副线圈两端是有电压的，但是线圈和铁芯彼此绝缘，不可能将原线圈的电能直接传送到副线圈来，那么这个电压是如何产生的呢？ 其实变压器也是法拉第电磁感应现象的一种应用，我们可以具体来分析变压器是如何工作的。 二、变压器的工作原理 分析：把交变电压加在原线圈上，原线圈中的交变电流产生交变的磁场，将铁芯磁化并在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不但穿过原线圈，也穿过副线圈，所以也在副线圈中激发感应电动势。如果副线圈两端连着用电器，副线圈中就会产生交变电流。这一 第七章变压器和交流电动机练习题 一、单项选择题 1、降压变压器必须符合（） A I 1>I 2 B K<1 C I 1 变压器 电能的输送 知识点一、 理想变压器 1．构造(如图10－2－1所示) 变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成． 2．基本关系 (1)电压关系：U1U2＝n1 n2. (2)功率关系：P 入＝P 出． (3)电流关系：①只有一个副线圈时：I1I2＝n2 n1. ②有多个副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n . 知识点二、 远距离输电 1．输电过程(如图10－2－2所示) 图10－2－2 2．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′ (2)ΔU ＝IR 3．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′ (2)ΔP ＝I 2R ＝(P U )2R 4．减少输电线上电能损失的方法 (1)减小输电线的电阻R 线：由R 线＝ρL S 知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线． (2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高输电电压． 1．在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流．所用的器材叫电流互感器，如下图所示中 ，能正确反映其工作原理的是( ) 【解析】 电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少、副线圈的匝数多，监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中． 【答案】 A 2.(2012· 新 课 标 全 国 高 考)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图10－2－3所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别约 为( ) A ．380 V 和5.3 A B ．380 V 和9.1 A C ．240 V 和5.3 A D ．240 V 和9.1 A 【解析】 根据理想变压器电压比关系U1U2＝n1 n2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U 2＝380 V ， 因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P 入＝P 出＝U 1I 1，解得I 1＝2×103 220 A ≈9.1 A ，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 【答案】 B 3．图10－2－4是远距离输电的示意图，下列说法正确的是( ) A ．a 是升压变压器，b 是降压变压器 B ．a 是降压变压器，b 是升压变压器 C ．a 的输出电压等于b 的输入电压 D ．a 的输出电压等于输电线上损失的电压 【解析】 远距离输电先升压，再降压，选项A 正确而B 错误；由于电线有电压损失，故a 的输出电压等于b 的输入电压与损失的电压之和，选项C 、D 均错． 变压器动态分析 1．如图所示，理想变压器原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L 1、L 2，交流电压表V 1、V 2和电流表A 1、A 2均为理想电表，导线电阻不计。当开关S 闭合后( ) A ．A 1示数变大，A 1与A 2示数的比值变大 B ．A 1示数变小，A 1与A 2示数的比值不变 C ．V 2示数变小，V 1与V 2示数的比值变大 D ．V 2示数不变，V 1与V 2示数的比值不变 2．图中B 为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上。指示灯L 1和L 2完全相同(其阻值均恒定不变)，R 是一个定值电阻，电压表、电流表都为理想电表。当开关S 由闭合变为断开，下列说法正确的是： A ．电流表A 2的示数变大 B ．电压表的示数变大 C ．电流表A 1的示数变小 D ．灯L 1的亮度变暗 3．如图所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)，R 表示输电线的电阻 ，则 A ．用电器增加时，变压器输出电压增大 B ．要提高用户的电压，滑动触头P 应向上滑 C ．用电器增加时，输电线的热损耗减少 D ．用电器增加时，变压器的输入功率增加 4．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市电网的电压，不会有很大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R 0表示，变阻器R 表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P 向下移时 A ．相当于在增加用电器的数目 B ．V 1表的示数随V 2表的示数的增大而增大 C ．A 1表的示数随A 2 表的示数的增大而减小 D ．变压器的输入功率在增大 A 1 A 2 V 2 V 1 L 1 L 2 S 高中物理：变压器练习题 1.如图所示四个电路,能够实现升压的是( ) 【解析】选D。变压器只能对交变电流变压,不能对直流电变压,故A、B错误。由于电压与线圈匝数成正比,所以D项能实现升压。 2.一理想变压器的原、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220 V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=66V,k= B. U=22V,k= C.U=66V,k= D.U=22V,k= 【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析： (1)掌握变压器的功率、电压、电流关系。 (2)根据变压器的匝数比推出原、副线圈的电流比,求得k值。 (3)根据变压器的电压关系和电路的特点求得电压。 【解析】选A。由于变压器的匝数比为3∶1,可得原、副线圈的电流比为1∶3,根据 P=I2R可知原、副线圈中电阻R的功率之比k=,由=,其中U 2=U,则U 1 =3U,结合原、 副线圈的电流比为1∶3,可得原线圈中电阻R上的电压为,所以有3U+=220V,得 U=66V,故选项A正确。 【补偿训练】如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压—时间图 像。原、副线圈匝数比n 1∶n 2 =10∶1,串联在原线圈电路中的交流电流表的示数为1A, 则( ) A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为311 V B.变压器输出端所接电压表的示数为22V C.变压器输出端交变电流的频率为50 Hz D.变压器的输出功率为220W 【解析】选C。变压器原线圈所接交流电压的有效值为U 1 =V=220 V,选项A错误； 变压器输出端所接电压表的示数为U 2=U 1 =×220V=22 V,选项B错误；变压器输 出端交变电流的频率为f=Hz=50 Hz,选项C正确；变压器的输出功率等于输入功 率,P=U 1I 1 =220×1W=220 W,选项D错误。故选C。 3.(多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是( ) 变压器和交流电动机测试题 一、判断 1、在电路中所需要的各种电压，都可以通过变压器变换获得。( ) 2、同一台变压器中，匝数少、线径粗的是高压绕；而匝数多；线径细的低压绕组。( ) 3、变压器二次绕电流是从一次绕组传递过来的，所以I 1决定了I 2 的大小。（） 4、变压器是可以改变交流电压而不能改变频率的电气设备。（） 5、作为升压用的变压器，其变压比K＜1.( ) 6、因为变压器一次绕组、二次绕组没有导线连接，故一次、二次绕组电路是独立的，相互之间无任何联系。( ) 7、三相异步电动机旋转磁场转向的变化会直接影响电动机转子的旋转方向。( ) 8、当交流电频率一定时，异步电动机的磁极对数越多，旋转磁场转速就越低。（） 9、电动机名牌所标的电压值和电流值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的相电压值和相电流值。（） 10、电动机名牌所标的功率值是指电动机在额定运行时转子轴上输出的机械功率值。（） 二、单相选择题。 1、变压器的构造主要由（）构成 A.铁心和线圈 B.定子和转子 C.电感和电阻 D.铁心和变压器油 2、铁心是变压器的磁路部分，为了（），铁心采用表面涂有绝缘漆或氧化膜的硅钢片叠装而成。 A.增加磁阻减少磁通 B.减少磁阻增加磁通 C.减少涡流和磁滞后损耗 D.减少体积减轻质量 3、变压器的铁心是用硅钢片叠装而成，在不同频率的电流中对硅钢片的厚度要求是不同的，在频率为50Hz的变压器中约为（） A.1—2mm B. 0.5—1mm C. 0.35—0.5mm D. 0.1—0.2mm 4、有关于变压器的构造，正确的说法是（） A.原绕组的匝数一定比副绕组的匝数多 B.副绕组的匝数一定比原绕组的匝数少 C.匝数多的绕组，电流一定小，绕组的导线一定比较细 D.低压绕组的导线一定比高压绕组的导线细 5、关于变压器的作用说法不正确的是（） A.变换交流电压、电流 B.变换直流电压、电流 C.变换阻抗 D.改变相位 6、下列说法错误的是（） A.线圈通常用具有良好绝缘的漆包线、纱包线绕成 B.和电源相连的线圈叫做原线圈（初级线圈） C.和负载相连的线圈叫做副线圈（次级线圈） D.线圈不铁心更重要 7、变压器铁心的材料是（） A.硬磁性材料 B.软磁性材料 C.矩磁性材料 D.逆磁性材料 8、变压器一次、二次绕组中不能改变的物理量是（） A.电压 B.电流 C.阻抗 D.频率 变压器及电能的输送 目标认知 学习目标 1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。 2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。 3．知道升压变压器、降压变压器概念。 4．会用及I1U1=I2U2（理想变压器无能量损失）解题。 5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。 6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。 7．会计算电能输送的有关问题。 8．了解科学技术与社会的关系。 学习重点 1．理想变压器改变电流和电压的计算，即应用及I1U1=I2U2进行计算和分析。 2．理解高压输电的意义并能分析、解决有关高压输电的一些简单问题。 学习难点 1．对变压器的动态工作原理的理解。 2．远距离输电过程负载发生变化时引起各个物理量变化的动态分析，尤其是能量传递和转化的动态分析。 知识要点梳理 知识点一：变压器的构造和工作原理 要点诠释： 1．变压器的构造：（以单相变压器为例） ①闭合铁芯 用导磁性能良好的硅钢片叠合而成，用来提供原线圈共同的封闭的磁路。原线圈中电流产生的磁场认为全部通过闭合铁芯。彼此绝缘的硅钢片是用来减少涡流造成电能的损失。 ②原线圈（又叫初级线圈）和副线圈（又叫次级线圈） 原副线圈大都由绝缘铜导线绕制而成，套在闭合铁芯上。有大电流的线圈铜导线的截面积要大一些。 ③其它部分 大功率变压器要放在盛有绝缘油的钢筒内，并带有散热管，以便有效地将原副线圈以及铁芯中产生的焦耳热释放出去，防止温度过高烧坏变压器，同时提高线圈间的绝缘性能。 2．变压器的构造和工作原理 简而言之：变压器是根据电磁感应现象中的互感原理制成并改变交流电压和电流的。 具体说来：当原线圈中通有交变电流时就会在闭合铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量完全穿过绕在同一铁芯上的副线圈，便在副线圈中产生出感应电动势，如果副线圈上接有负载构成闭合回路，那么副线圈中便产生了感应电流。感应电流产生的磁通量反过来影响原线圈在闭合铁芯中的磁通量，如此相互作用实现电能从原线圈转移到副线圈，同时获得所需要的电压和电流。 说明：变压器只能改变变化的电流或电压，不能改变恒定电流或电压！ 知识点二：理想变压器变压、变流的规律 要点诠释： 1．实际变压器 从副线圈输出电能的功率P出=I2U2小于从原线圈输入电能的功率P入=I1U1，即P出＜P入，变压器在传输电能的过程中有电能损失。 能量损耗的原因： ①原副线圈中有电阻，当有电流通过时发热，电能转化为热。 ②铁芯中不可避免的存在涡流，使输入的电能转化为热。 高频开关电源变压器的动态测试 （JP2581B＋JP619B材料功耗测量系统应用笔记之一） 1 引言 目前，对高频开关电源变压器电磁参数‘测试’大约使用两种方法：一种是用LCR表测量一些基本电磁参数，例如，开关电源变压器初次级电感、漏感、分布电容、绕组直流电阻以及匝比、相位等，我们称这种测试方法为’静态’测试；一种是将开关电源变压器放到主机上考核其工作情况，对已经定型生产的开关电源变压器，为考核外购磁芯质量，通过测量变压器工作温升判断磁芯的损耗比较直观简便。前一种方法因在弱场、低频低磁感应强度（例如Bm<0.25mT、f=1kHz）下测量，由于磁性材料特性的非线性、不可逆和对温度敏感，其在强场下工作与在弱场情况下工作电磁特性有很大不同。弱场下测量结果不能反映磁性器件工作在强场下的情况；后一种方法虽随主机在强场下应用，但不能得到被测器件电磁参数。磁芯损耗需要专用仪器才能测量。 高频开关电源变压器的上述测试分析现状影响了此类器件的开发和生产。 需要开发一种仪器或测试系统，这种测试系统能够模拟实际工作条件，完成对高频开关电源变压器主要电磁参数分析，例如，各种负载（包括满载和空载）情况下变压器初级复数阻抗z、有效初级电感L，通过功率Pth、功率损耗PT、传输效率η以及在指定频率下磁芯的传输功率密度等，我们称这种模拟实际工作条件的测试为‘动态’测试。作为磁性器件综合测试系统，还要求具有对磁芯材料功率损耗分析功能。在电磁机器进一步小型化、高频化和采用高密度组装情况下对器件进行‘动态’分析，对加速象高频开关电源之类的电磁器件开发、提高器件质量显得特别重要。 2 测试系统简介 JP2581B＋JP619B材料功耗及器件功率测量系统是一种交流电压、电流和功率精密测量装置。其主要测量功能、指标和测量精度非常适用于磁性材料和磁性器件（例如，开关电源变压器）研究开发和磁芯产品快速检测。该系统配套完整，自成体系，无需用户增加额外投资，系统主要测试功能如下： 1、软磁材料及器件交流功率损耗（总功耗PL , 质量比功耗 Pcm , 体积比功耗 Pcv）测量; 2、磁性材料振幅磁导率μa测量; 3、磁芯（有效）振幅磁导率(μa)e测量; 磁芯因素(AL)e.测量 以上测量均符合IEC367--1（或GB9632--88）标准中推荐的测量方法。 4、电感、电容及组成器件（例如，开关电源变压器）等效电磁参数的动态测量和分析; 5、由测量结果分析器件下列参数： z |z| Ls Rs Lp Rp C Q D。 测试系统具有如下使用、操作特点： 变压器专题练习题 1.对于理想变压器下，下列说法中正确的是 ( ) A.原线圈的输入功率，随副线圈输出功率增大而增大 B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大 C.原线圈的电压，不随副线圈输出电流变化而变化 D.当副线圈电流为零时，原线圈电压为零 2.一个正常工作的理想变压器原副线圈中，下列哪个物理量不一定相等 ( ) A.交流的频率 B.电流的有效值 C.电功率 D.磁通量的变化率 3.如图所示，理想变压器的输入端电压 u=311 sin100 πt(V) ，原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中电流表读数为 2 A ，则 ( ) A.电压表读数为 220 V B.电压表读数为 22 V C.变压器输出功率为 44 W D.变压器输入功率为 440 W 4.如图所示， M 为理想变压器，电源电压不变，当变阻器的滑动头 P 向上移动时，读数发生变化的电表是 ( ) A.A1 B.A2 C.V1 D.V2 5.图所示，为理想变压器所接电源电压的波形，已知原，副线圈的匝数之比 n1: n2=10:1 ，串联在原线圈电路中的电流表的示数为1 A ，下列说法正确的为 ( ) A.变压器输出端所接电压表的示数为 222 V B.变压器的输出功率为 220 W C.若 n1=100 匝，则穿过变压器每匝副线圈的磁通量的变化率的 最大值为 2.2 2Wb/s D.变压器输出的交流电的方向，每秒钟改变 100 次 6.如图所示，一理想变压器初次级线圈的匝数比为3:1，次级接 三个相同的灯泡，均能正常发光，初级线圈中串有一个相同的灯泡L， 则 ( ) A.灯L也能正常发光 B.灯L比另三灯都暗 C.灯L将会被烧坏 D.不能确定 7.图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压 器的铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量 都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知圈1、2的 匝数之比为N1:N2=2:1，在不接负载的情况下 ( ) A.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为110V B.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为55V C.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为220V D.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为110V 8.如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原线 圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况 下，为了使变压器输入功率增大，可使 ( ) A.原线圈匝数n1增加 B.副线圈匝数n2增加 C.负载电阻R的阻值增大 D.负载电阻R的阻值减小 9.一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正 常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1 和P2，已知n1＞n2，则（） A.U1＞U2，P1＜P2 B.P1=P2，I1＜I2 C.I1＜I2，U1＞U2 D.P1＞P2，I1＞I2 高中物理-变压器电能的输送精讲精练知识点一、理想变压器 1．构造(如图10－2－1所示) 变压器由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成． 2．基本关系 (1)电压关系：U1 U2＝ n1 n2. (2)功率关系：P入＝P出． (3)电流关系：①只有一个副线圈时：I1 I2＝ n2 n1. ②有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋U n I n. 知识点二、远距离输电 1．输电过程(如图10－2－2所示) 图10－2－2 2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝IR 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝(P U) 2R 4．减少输电线上电能损失的方法 (1)减小输电线的电阻R线：由R线＝ρL S知，可采用加大导线的横截面积、采用电阻率小的 材料做导线． (2)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压． 1．在变电站里，经常要用交流电表监测电网上的强电流．所用的器材叫电流互感器，如下图所示中，能正确反映其工作原理的是() 【解析】电流互感器的工作目的是把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少、副线圈的匝数多，监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中． 【答案】 A 2.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图10－2－3所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U 2和I1分别约为() A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A 【解析】根据理想变压器电压比关系U1 U2＝ n1 n2，代入数据解得副线圈两端的电压有效值 U2＝380 V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P入＝P出＝U1I1，解得I1＝2×103 220 A≈9.1 A，选项B正确，选项A、C、D错误． 高中物理之变压器知识点 理想变压器是高中物理中的一个理想模型，它指的是忽略原副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器。实际生活中，利用各种各样的变压器，可以方便的把电能输送到较远的地区，实现能量的优化配置。在电能输送过程中，为了达到可靠、保质、经济的目的，变压器起到了重要的作用。 变压器 理想变压器的构造、作用、原理及特征 构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器。 作用：在输送电能的过程中改变电压。 原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。 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。 理想变压器的理想化条件及其规律 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： 忽略原、副线圈内阻，有U1＝E1，U2＝E2 另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，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 ，由此便可得理想变压器的电压变化规律为。在此基础上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=I1U1，P2=I2U2，于是又得理 想变压器的电流变化规律为 由此可见： （1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别。） （2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式。 规律小结 （1）熟记两个基本公式 即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数 精品文档对变压器动态分析的考查原来闭如图所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关S1、 RI、电阻.现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数合，且R＝R112) (上的功率P及该变压器原线圈的输入功率P的变化情况正确的是1 增大B．I A．U增大 减小 D ．PC．P减小1AD 答案 不变，则输U由闭合到断开时，负载的总电阻变大，变压器的输出电压开关S解析222UU1R，＝＝P上的电压U变大，电阻R上的功率出电流I变小，R上的电压变小，R1211RR11错误．由电流与匝数的关系可知电流表的增大，故A正确，CP不变，U变大，则R11减小，输入功率等不变，I减小，则P减小，B错误．输出功率P＝I，U示数IU出出2222于输出功率，所以D正确．·14)如图所示，理想变压器原线圈输2、(2012·福建理综 是滑为定值电阻，Ru＝Usin ωt，副线圈电路中R入电压0m表和.U和是理想交流电 压表，示数分别用动变阻器U21I示；和和是理想交流电流表，示数分别用I2 1) 表示．下列说法正确的是( U和U表示电压的最大值B．表示电流的瞬时值A．I 和I 2211变大不变、IUC．滑片P向下滑动过程中，12变小变小、ID．滑片P向下滑动过程中，U12变向下滑动过程中，R电路中交流电表的示数为有效值，故A、B项均错误；P解 析IU12＝变大，由U、U均不变，所以I＝小，由于交流电源和原、副线圈匝数不变， 221IR＋R20nn22项错误．项正确，DC，得I＝变大，故I21nn11C 答案 ，副线圈所接电路中，电压∶1、3 如图甲所示，T为理想变压器，原、副线圈匝数比为10的最大阻值为R6 ，ΩR＝Ω，4 ＝都为理想电表，电阻A、和电流表V、表VAR3122211R原线圈两端加上如图乙所示规律变化的电压．在，12 Ω的滑片自最下端滑动到最上端3精品文档． 精品文档) (的过程中，以下说法正确的是 5 图V ．电压表V的示数为2 20 B的示数增大A．电压表V 21的示数都增大C．电流表A、A21的示数的乘积一直减小D．电压表V的示数与电流表A11D 答案的示VR、R的总电阻减小，分压减小，所以电压表的滑片向上移动时，R当解析123310220 V得错误．根据“串反并同”U错误．由变压比公式＝得＝22 V，B数减小，A21U2AC 错误．电压表V的示数与电流表电流表A的示数增大，电流表A的示数减小，1112不P＝P＝P ＝P＋P，且、的示数的乘积为电阻RR消耗的功率之和，由于P出入出入23321减小，D正确．变，P增大，故P23120 R＝n＝5∶1，电阻4、(2011·福建理综·15)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n∶21L Ω，为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输为规格相同的两只小灯泡，S、L112正常发光．下L接1，S闭合，此时入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S221) 【*例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端．摇动频率不断增加，则通过它们的电流I R、I C、I L如何改变 [ ] A．I R不变、I C增大、I L减小 B．I R增大、I C增大、I L减小 C．I R增大、I C增大、I L不变 D．I R不变、I C增大、I L不变 解答：应选C． 点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比．纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I R＝U/R，所以I R与频率成正比；纯电容电路中，容抗X C＝1/2πfC，I C＝U/X C＝2πfCU，与频率的二次方成正比；纯电感电路中，X L＝2πfL，I L＝U/X L＝U/2πfL，与频率无关． 【例2】图18－17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________V，电流表读数为________A． 解答：由公式U1/U2＝n1/n2，得U1＝U2n1/n2＝216(V)； 因理想变压器的初、次级功率相等， 所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝0.46(A) 即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A． 点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系． 【例3】如图18－18所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法，它们各在什么条件下采用？应怎样选择电容器？ 点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器，乙应是电容较小的电容器． 参考答案 甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流． 【例4】如图18－19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W”、“12V 24W”的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时，通过初级线圈的电流之比． 点拨：关键是初、次级功率始终相等． 参考答案：1∶3． 跟踪反馈 1．如图18－20所示，一平行板电容器与一个灯泡串联，接到交流电源上，灯泡正常发光，下列哪种情况可使灯泡变暗 [ ] A．在电容器两极间插入电介质 B．将电容器两板间的距离增大 C．错开电容器两极的正对面积 D．在电容器两极间插入金属板(不碰及极板) 2．关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是 [ ] A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的 B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过 如图所示，理想变压器的原线圈接在 ，该变压器的原、副线圈的匝数比为：1 U1：U2 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，通常要通过电一侧线圈的匝数较少，工作时电流为 如图所示，图甲是一理想变压器，原、副线圈的匝数比为： 为可变电阻，电 时，电压表的示数约为50.9 V ．变压器原、副线圈中的电流之比为：1 温度降低时，适当增大R1可保持R T两端的电压不变 温度升高时，电压表的示数不变、电流表的示数变大 ：：100 大，在串联电路中适当增大正确；电压表的示数为输入电压，保持不变， 度升高时，阻值减小，电流表的示数变大， 如图所示，一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均为：1 220 V的正弦交流电，副线圈回路中电阻两端的电压为 原线圈电阻与每个副线圈电阻消耗的功率的比值均为k.则( ) ，由题意可知：I21R ＝ ：U2UR1＝UR2n2 ，解得：如图甲所示，原、副线圈匝数比为n 1：n ＝ ：2的光滑金属导轨相连，导轨处于竖直向下、磁感应强度为B ＝、质量＝0.02 ．电路中的电流方向每秒钟改变5次 0.125 W 边中电流方向由a→b，e点电势高于f点 边中电流大小分别为i1、i3，则有i1 副线圈匝数比为：1 为定值电阻， V 后，电压表示数变大 Um 2 R · T 项正确；由欧姆定律可知，副线圈电流为 专题变压器的动态分析 【思想方法指导】处理变压器的动态分析，首先应明确“不变量”和“变化量”，对变化量要把握它们之间的制约关系，依据程序分析的思想，从主动变化量开始，根据制约关系从前到后或从后到前逐一分析各物理量的变化情况． 【规律总结】 1．首先明确变压器各物理量间的制约关系．变压器原、副线圈匝数n1、n2确 定，U1决定了U2，与输出端有无负载、负载大小无关，也与变压器有无其他副 线圈无关．U2与负载电阻R，通过欧姆定律决定了输出电流I2的大小，输出功 率P2决定输入功率P1，P1＝U1I1，从而决定I1大小， 2．分清动态变化中哪个量变化，结合串、并联电路的特点．欧姆定律及变压 器各物理量间因果关系依次确定． 1．匝数比不变的情况(如图5所示) (1)U1不变，根据U1 U2 ＝ n1 n2 ，输入电压U1决定输出电压 U2，不论 负载电阻R如何变化，U2不变． (2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流 I1，故I1发生变化． (3)I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．图5 2．负载电阻不变的情况(如图6所示) (1)U1不变，n1 n2 发生变化，故U2变化． (3)根据P2＝U22 R ，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化， P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．图6 3．分析动态问题的思路程序可表示为 【典型例题】 一：为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想变流电压表V 1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后( ) A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 变压器电能的输送 1. (多选)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin100 πt(V)的交流电源上，副线圈接有阻值为44 Ω的负载电阻R，该变压器的原、副线圈的匝数比为：1，图中电流表、电压表均为理想电表，则( ) A．电流表的示数为0.20 A B．电压表的示数为44 2 V C．原线圈的输入功率为44 W D．副线圈输出交流电的频率为10 Hz 答案：AC 解析：由题可知，原线圈两端电压有效值为220 V，由理想变压器变压规律可知，副线圈两端电压即电压表示数为44 V，B项错误；由欧姆定律可知，通过负载电阻R的电流的有效值为1 A，根据理想变压器变流规律可知，原线圈中电流即电流表示数为0.20 A，A项正确；原线圈输入功率P＝U1I1＝44 W，C项正确；由交流电源电压表达式可知，交流电的频率为50 Hz，而理想变压器不改变交流电的频率，D项错误． 2．在远距离输电时，在输送的电功率和输电线电阻都保持不变的条件下，输电的电压为U1时，输电线上损失的功率为P1；输电的电压为U2时，输电线上损失的功率为P2.则：U2为( ) A.P2 P1 B. P1 P2 C. P2 P1 D. P1 P2 答案：A 解析：输送的功率一定，由P＝UI知，I＝P U ，则P损＝I2R＝ P2 U2 R，知输电线上损失的电功 率与电压的平方成反比，则U1 U2 ＝ P2 P1 ，A正确，B、C、D错误． 3. 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( ) A．ab接MN、cd接PQ，Iab 1.如图所示,理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L 1和L 2.输电线的等效电阻 为R .开始时,电键S 断开,当S 闭合时,下列说法中正确的是( ). (A )副线圈两端的输出电压减小 (B )通过灯泡L 1的电流减小 (C )原线圈中的电流增大 (D )变压器的输入功率增大 答案:BCD 2.如图所示的理想变压器,两个副线圈陌数分别为n 1和n 2.,当把电热器接在ab ,使cd 空载时,电 流表的示数为I 1；当把电热器接在cd ,而使曲空载时,电流表的示数为I 2,则I 1：I 2等于( ). 【1】 (A )n 1﹕n 2 (B )n 21﹕n 22 (C )n 2﹕n 1 (D )n 22﹕n 12 答案:B 3．如图所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关．P 是滑动变阻器R 的 滑动触头，U 1为加在原线圈两端的交变电压，I 1、I 2分别为原线圈和副线圈中的电 流．下列说法正确的是 A ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则R 上消耗的功率减小 B ．保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b ，则I 2减小 C ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a ，则I 1增大 D ．保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动，则I 1减小 提示：保持P 的位置及U 1不变，S 由b 切换到a 时，由理想变压器电压比公式 1122U n U n =可知，副线圈两端电压U 2增大，22U I R =也增大，则R 上消耗的功率增大，1112P I U P ==增大，1I 增大，A 选项错误、C 选项正确；保持P 的位置及U 1不变，S 由a 切换到b 时，U 2减小，则22U I R =也减小，B 选项正确；保持U 1不变，S 接在b 端，将P 向上滑动时，U 2不变，R 减小，则I 2增大，由电流比公式1221 I n I n =可知，I 1也增大，D 选项错误． 4．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数分别为n l 和n 2，当负载电阻R 中流过的 电流为I 时，原线圈中流过的电流为_________；现减小负载电阻R 的阻值，则 变压器的输入功率将_________（填“增大”、“减小”或“不变”）． 【答案】21 n I n ，增大 5．如图所示，变压器原线圈接交流高压，降压后通过输电导线给用电器供电，当电键S 断开时，图中电压表示数 U 和电流表示数I 的变化是 A ．U 、I 均变大 B ．U 变大，I 变小 C ．U 、I 均变小 D ．U 变小，I 变大 6．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB 绕在一个圆环形 的铁芯上．AB 间加上正弦交流电压U ，移动滑动触头P 的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R 和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q ．则 A ．保持P 的位置不动，将Q 向下移动时，电流表的读数变大 B ．保持P 的位置不动，将Q 向下移动时，电流表的读数变小 C ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大 D ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小 高中物理：变压器教学设计 设计思想 一、教学目标 知识技能 1. 知道变压器的构造。 2. 理解变压器的工作原理。 3. 理解变压器的变压比、变流比,并能解决有关变压器的基本问题。 4. 了解常见的几种变压器。 过程方法 通过让学生自己动手可拆变压器,激发学生对科学的兴趣和热情,使他们了解变压器在生活中的应用。 情感态度与价值观 1．在自主实验和逐步探究的学习过程中,培养细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。 2．培养学生实事求是的科学态度。 二、教学重点 变压器工作原理 三、教学难点 变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的 四、教学过程 1．创设问题情境,引入新课题 师：请同学们思考,若将额定电压为6Ｖ的小灯泡直接接到照明电源上,会出现什么现象？ 生：因为电源电压（220Ｖ）远大于小灯泡的额定电压（6Ｖ）,小灯泡会立即烧毁． 师：现在只有照明电源,根据以前所学的电路知识,你有办法使小灯泡正常工作吗？ 生：可以,拿一个适当阻值的电阻与小灯泡串联,接入照明电路中． 师：那么,你认为用这一办法时电源电能的利用率怎样？ 生：因为分压,电阻上的电压较大,消耗较大的电功率,所以这时电源电能的利用率并不高． 师：能否设计一种办法或装置,使电源损失较小的电能而又能使小灯泡正常工作呢？事实上,上述矛盾在现实中普遍存在．在日常生活、生产中使用的各种用电设备,需要的电压不是都一样的．在由统一的电源供电的情况下,为适应这些不同的电压需要,就要有一种能改变电压的电气设备——变压器,那么它是怎样实现改变电压的目的呢？今天我们就来研究这一课题． 2．变压器的构成 拆开可拆变压器的各组成部分,让学生观察并回答其基本组成．用投影显示出单相变压器的结构示意图及电路图符号 与交流电源连接的线圈叫原线圈,也叫初级线圈,匝数1n ；与负载相连接的线圈叫副线圈,也叫次级线圈,匝数2n 。1U 为输入电压,2U 为输出电压 3．探究变压器工作原理 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连接到交流电源的两端,另一个线圈连接到小灯泡上,连通电路,发现小灯泡会亮。 若把原线圈与直流电源连接,发现在电路接通瞬间灯泡亮一下,然后熄灭, 铁芯 副线圈原线圈U 112n n U 2 《变压器与电动机（初级）》 适用范围：__________ 出题教师：__________ 试卷满分114 分，考试时间60 分钟；书写要工整、清楚、标点符号使用正确。 一、判断题，以下各题只有对错两个选项(本大题满分30分,每小题.5分) 1. 电力变压器主要用于供配电系统。 2. 三相异步电动机按防护形式不同分开启式、防护式、封闭式和防爆式。 3. 三相异步电动机的转差率越大其转速越低。 4. 三相变压器联结组别标号为Y，y0（Y/Y-12），表示高压侧星形联结，低压侧三角形联结。 5. 为了减小变电压铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，铁心多采用高导磁率、厚度0.35mm或0.5mm，表面涂绝缘漆的硅钢片叠成。 6. 异步电动机按转子的结构形式分为单相和三相两类。 7. 为了限制三相异步电动机的起动电流必须采取降压措施。 8. 变压器用于改变直流电压和电流的场合中。 9. 变压器负载增加时，其空载电流也随之上升。 10. 三相异步电动机应根据工作环境和需要选用。 11. 电焊变压器必须具有较大的漏抗。 12. 自耦变压器一、二次绕组间具有电的联系，所以接到低压侧的设备均要求按高压侧的高电压绝缘。 13. 改变三相异步电动机定子绕组的极数，可改变电动机的转速大小。 14. 三相异步电动机额定电压是指在额定工作状态下运行时，输入电动机定子三相绕组的相电压。 15. 三相异步电动机转子绕组中的电流是由电磁感应产生的。 16. 三相异步电动机转子的转速越低，则电机的转差率越大。 17. 变压器的同名端取决于绕组的绕向，改变绕向，极性也随之改变。 18. 变压器带电容性负载运行，当负载增加时，其输出电压也随之下降。 19. 自耦变压器实质上就是利用改变绕组抽头的办法来实现调节电压的一种单绕组变压器。 20. 变压器正常运行时，在电源电压一定的情况下，当负载增加时，主磁通增加。 21. 变压器一、二次绕组之间的电流变比是电压变比的倒数。 22. 电焊变压器的工作原理和工作性能都与普通变压器相同。 23. Y系列交流电机的绝缘等级为B级。 24. 异步电动机采用减压起动，可使用电动机起动时的转矩增大。 25. 制动的概念是指电动机的电磁转矩T作用的方向与转子转向相反的运行状态。 26. 能耗制动是将转子惯性动能转化为电能，并消耗在转子回路的电阻上。 27. 增大电焊变压器焊接电流的方法是降低空载电压，减小一、二次绕组距离。 28. 变压器可分为升压变压器和降压变压器。 29. 理想双绕组变压器的变压比等于一、二次侧的匝数之比。 30. 设想有一个电流分别从两个同名端同时流入，该电流在两个绕组中所产生的磁场方向是相同的，即两个绕组的磁场是互相加强的。 31. 三相电动机采用自耦变压器减压启动器以80%的抽头减压启动时，电动机的启动电流是全压启动电流的80%。 32. 变压器铁心在叠装时，为了尽量减小磁路的磁阻，硅钢片应采用分层交错叠装。 33. 降压变压器一次侧电流大于二次侧电流。 34. 减压启动虽能降低电动机启动电流，但此法一般只适用于电动机空载或轻载启动。 35. 变压器的额定容量是指变压器额定运行时输出的视在功率。高一物理《变压器》2教案
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