资源简介 素养提升课 变压器的应用[学习目标] 1.会分析变压器的动态变化问题,掌握解答此类问题的思路.2.理解自耦变压器和互感器的工作原理.3.掌握变压器的原理,会解答具有多个副线圈的变压器问题.考点1 理想变压器的动态变化问题1.理想变压器动态变化的两种情况(1)原、副线圈的匝数比不变,分析各物理量随负载电阻的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1.(2)负载电阻不变,分析各物理量随原、副线圈的匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.2.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,由欧姆定律确定副线圈中的电流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U2P1I1.【典例1】 理想变压器的原线圈连接电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节,在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交流电,如图所示.下列情况可能出现的是( )A.若Q位置不变,将P向上滑动,U′变大B.若Q位置不变,将P向上滑动,电流表的读数变大C.若P位置不变,将Q向上滑动,电流表的读数变大D.若P位置不变,将Q向上滑动,变压器的输入功率不变C [当理想变压器的输入电压U以及原、副线圈的匝数比不变时,副线圈两端的电压也不变,A项错误;由P出=知R增大时,输出功率减小,又由P入=P出得原线圈中的电流表读数要减小,B项错误;Q向上滑动时,U′增大,而负载电阻不变,输出功率要增大,则输入功率也要增大,原线圈中的电流就要增大,C项正确,D项错误.] 含有变压器的动态电路问题分析[跟进训练]1.(多选)(2024·全国甲卷)如图,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U0不变的情况下,为提高R1的热功率,可以( )A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动AC [保持T不动,则原、副线圈匝数比不变,又变压器的输入电压不变,根据变压器的变压规律可知,变压器的输出电压不变,滑动变阻器的滑片向f端滑动时,其接入电路的电阻减小,根据欧姆定律可知通过R1的电流增大,根据P=I2R1可知,R1的热功率增大,A正确;将T向b端移动,则原、副线圈的匝数比增大,又变压器的输入电压不变,根据变压器的变压规律可知,变压器的输出电压减小,则R1两端的电压减小,根据P=可知,R1的热功率减小,B错误;同理,将T向a端移动,R1的热功率增大,结合A项分析可知,再将滑动变阻器的滑片向f端滑动,R1的热功率进一步增大,C正确;经以上分析可知,将T向b端移动,滑动变阻器的滑片向e端滑动,R1的热功率减小,D错误。]考点2 几种特殊的变压器1.自耦变压器图甲所示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变压器,它的构造如图乙所示.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.互感器项目 电压互感器 电流互感器原理图原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测高流电路中副线圈的连接 连接电压表 连接电流表互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流利用的关系式【典例2】 (多选)如图所示,L1、L2是高压输电线,图中两电表示数分别是220 V和10 A,已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1,乙图中原、副线圈匝数比为1∶10,则( )A.甲图中的电表是电压表,输电电压为22 000 VB.甲图是电流互感器,输电电流是100 AC.乙图中的电表是电压表,输电电压为22 000 VD.乙图是电流互感器,输电电流是100 AAD [题图甲是电压互感器,电表是电压表,故B错误;根据变压比,有U1=×220 V=22 000 V,故A正确;题图乙是电流互感器,电表是电流表,故C错误;只有一个副线圈的变压器,电流与匝数的关系为,有I1=×10 A=100 A,故D正确.] 互感器的区分技巧(1)电压互感器是降压变压器,据知n1>n2.电流互感器是升压变压器,据知.(2)区分电压互感器与电流互感器的三个标志:①测量仪器不同,前者电压表后者电流表;②原、副线圈匝数关系不同;③原线圈接线方式不同,前者并联在火线和零线间,后者串联在火线上.[跟进训练]2.如图所示,电压互感器、电流互感器可看成理想变压器,已知电压互感器原、副线圈匝数比是 1 000∶1,电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200,电压表读数为200 V,电流表读数为1.5 A,则交流电路输送电能的功率是( )A.3×102 W B.6×104 WC.3×105 W D.6×107 WD [根据,解得U1=1 000×200 V=2×105 V;根据I1n1=I2n2,解得I1=300 A;所以输送电能的功率P=I1U1=6×107 W.选项D正确.]考点3 有多个副线圈的变压器1.副线圈有多个时,电压比等于匝数比仍然成立,电流比不再与匝数比成反比,而要用原、副线圈功率相等去推导.2.若原线圈中有用电器时,不要把电源电压与原线圈两端电压搞混,错误利用电源电压去寻找比例关系;而要把原线圈所在电路当作一回路处理,原线圈相当于一非纯电阻用电器,其两端电压与副线圈电压的比值等于匝数比.【典例3】 如图所示,理想变压器原线圈的匝数为1 000匝,两个副线圈的匝数分别为n2=50匝和n3=100匝,L1是“6 V 2 W”的小灯泡,L2是“12 V 4 W”的小灯泡.当原线圈接上交变电压时,L1、L2都正常发光,那么,原线圈中的电流为( )A. A B. A C. A D. AC [对多个副线圈,其电压关系有,由于输入功率和输出功率相等,有n1I1=n2I2+n3I3.两灯正常发光,对L1必有U2=6 V,I2= A,对L2有U3=12 V,I3= A.原线圈上电压U1=6 V=120 V,副线圈上总的输出功率P出=PL1+PL2=2 W+4 W=6 W,原线圈上输入功率P入=P出=6 W.原线圈中的电流I1= A= A,故选项C正确.] 求解“一原多副”变压器问题的两点技巧(1)理想变压器的电压关系,对于一个或多个副线圈均适用,而电流关系,适用于只有一个副线圈的变压器.(2)处理含有多个副线圈的变压器问题时,首选P入=P出,从输出端的P出打开突破口.[跟进训练]3.如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcos 100πt.单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V.将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时,功率为12 W.下列说法正确的是( )A.n1为1 100匝,Um为220 VB.BC间线圈匝数为120匝,流过R的电流为1.4 AC.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 HzD.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A,周期为0.02 sD [根据理想变压器的变压规律有,代入U=220 V得n1=2 200,Um= V,A错误;由功率与电压的关系得UBC==12 V,根据理想变压器的变压规律有,代入数据解得nBC=120,由欧姆定律得I==1 A,B错误;由以上分析结合题意可知UAB=18 V,UAC=30 V,变压器不改变交流电的频率,故f==50 Hz,C错误;由欧姆定律得I′==2.5 A,周期T==0.02 s,D正确.]1.电压互感器是一种测量电路中电压的变压器,工作原理如图所示.电压互感器的原线圈匝数较多,并联在电路中,副线圈匝数较少,两端接在电压表上.则( )A.电压互感器是一种升压变压器B.电压互感器能测量稳恒直流电路的电压C.电压互感器原、副线圈电流的频率相同D.电压互感器副线圈的电流小于原线圈的电流C [电压互感器原线圈匝数较多,是一种降压变压器,选项A错误;电压互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象,不能测量稳恒直流电压,选项B错误;电压互感器不能改变电流的频率,故其原、副线圈电流的频率相同,选项C正确;因为电压互感器原线圈匝数较多,所以副线圈的电流大于原线圈的电流,选项D错误.]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U2和I1分别约为( )A.380 V和5.3 A B.380 V和9.1 AC.240 V和5.3 A D.240 V和9.1 AB [对理想变压器,原、副线圈功率相同,故通过原线圈的电流I1= A≈9.1 A,负载两端电压即为副线圈电压,由,即,可得U2=380 V,B正确.]3.(多选)图甲为某感温式火灾报警器,其简化电路如图乙所示.理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源,副线圈连接报警系统,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,R1为定值电阻,报警温度由滑动变阻器R0设定.当出现火情时,报警装置(图乙中未画出)通过检测流过R1的电流触发报警.则出现火情时( )A.副线圈两端电压不变 B.原线圈输入功率变大C.通过R1的电流减小 D.RT两端电压增大AB [因原线圈电压有效值不变,根据可知,副线圈两端电压不变,选项A正确;出现火警时,RT阻值减小,则副线圈电流变大,通过R1的电流变大,则P=IU可知,副线圈的功率变大,即原线圈输入功率变大,选项B正确,C错误;因副线圈电压不变,而R1和R0两端电压变大,可知RT两端电压减小,选项D错误.]素养提升练 变压器的应用1.(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图,下列说法中正确的是( )A.线圈匝数n1<n2,n3<n4B.线圈匝数n1>n2,n3>n4C.甲图中的电表是电压表,输出端不可短路D.乙图中的电表是电流表,输出端不可断路CD [题图甲中的原线圈并联在电路中,为电压互感器,是降压变压器,n1>n2,其中的电表为电压表,副线圈电流较大,输出端不可以短路;题图乙中的原线圈串联在电路中,为电流互感器,是升压变压器,n3<n4,其中的电表为电流表,副线圈电压较大,输出端不可以断路,故选项C、D正确.]2.(多选)如图所示,理想变压器有两个副线圈,输出电压分别为5 V和3 V,要获得8 V输出电压(两个副线圈的绕向和输出端如图所示),两个副线圈的连接方法是( )A.b、c连接,a、d两端输出B.a、d连接,b、c两端输出C.a、c连接,b、d两端输出D.b、d连接,a、c两端输出AB [要使副线圈输出8 V的电压,两副线圈应当串联,所以要求绕向一致的线圈首尾相接,选项A、B正确.]3.有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡.当S断开时,灯L1正常发光.S闭合后,下列说法正确的是( )A.电阻R消耗的电功率增大B.灯L1、L2都能正常发光C.原线圈的输入功率减小D.原副线圈的电流比减小A [当S闭合后,由理想变压器电压与匝数比关系,可知副线圈电压U2不变,而电路的电阻减小,所以副线圈的电流增大,由P=I2R知R消耗的功率增大,故A正确;当S闭合后,电路的电阻减小,副线圈的电流增大,所以电阻R两端的电压增大,而副线圈电压U2不变,所以灯泡两端的电压减小,灯L1、L2都不能正常发光,故B错误;由于副线圈中负载电阻减小,消耗的功率为P=,故消耗的功率增大,又因为理想变压器中输入功率等于输出功率,故原线圈的输入功率增大,故C错误;由理想变压器电流与匝数关系知,又变压器原、副线圈的匝数不变,故原、副线圈中电流之比不变,故D错误.故选A.]4.(教材P79T4改编)钳形电流表的外形和结构如图甲所示.图甲中电流表的读数为1.2 A.图乙中用同一电缆线绕了3匝,则( )A.这种电流表能测直流电流,图乙的读数为2.4 AB.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为0.4 AC.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图乙的读数为3.6 AC [钳形电流表实际上是一个变压器,电流表接在副线圈上,题图甲中原线圈的匝数为1匝,电流表的读数为1.2 A;题图乙中用同一电缆线绕了3匝,根据变压器的电流关系可知电流表的读数为3.6 A.故选C.]5.(多选)(鲁科版教材改编)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BC [当P的位置不动时,U2=U1不变,将Q向下移动,R就变大,由I2=知I2减小,故选项A错误,B正确;保持Q的位置不变,R就不变,将P逆时针旋转,则n2增大,U2必增大,所以I2也增大,故选项C正确,D错误.]6.(多选)一个理想变压器副线圈上接一个电阻,欲使此电阻的电功率增大,可以采取的措施是(每次只改变一个因素)( )A.增加原线圈的匝数n1 B.减少原线圈的匝数n1C.增大电阻值 D.减小电阻值BD [电阻消耗的功率P=,而,所以P=,P要增大,减小n1或R即可,故B、D正确.]7.如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则( )A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变B [由于家庭电路上理想变压器为降压变压器,故n1>n2,当原、副线圈减少相同的匝数时,其变压比变大,根据,因U1一定,故U2变小,小灯泡变暗,选项A错误,B正确;由知,原、副线圈电压的比值变大,选项C错误;根据知,通过原、副线圈电流的比值变小,选项D错误.]8.(多选)如图甲所示为一自耦变压器(可视为理想变压器)的结构示意图,线圈均匀绕在圆环形铁芯上,滑动触头C在某一位置,在B、C间接一个交流电压表和一个变阻器R,若A、B间输入图乙所示的交变电压,则( ) A.当t=1×10-2 s时,电压表的示数为零B.A、B间输入电压的瞬时值u=220sin 100πt(V)C.滑动触头C向上移动时,R两端的电压增大D.变阻器滑片P向上移动时,A、B间输入功率增大BCD [电压表的示数为有效值,不为零,A错误;由题图乙可知T=2×10-2 s,故ω==100π rad/s,代入表达式u=Umsin ωt可得,A、B间输入电压的瞬时值u=220sin 100πt(V),B正确;根据理想变压器电压与匝数的关系知,当滑动触头C向上移动时,n2变大,所以R两端的电压增大,C正确;变阻器滑片P向上移动时,n2不变,R减小,根据理想变压器电压与匝数的关系知,所以R两端的电压不变,输入功率等于输出功率,P入=P出=,所以变阻器滑片P向上移动时,A、B间输入功率增大,D正确.]9.如图所示,一台有两个副线圈的变压器,原线圈匝数n1=1 100匝.接入电压U1=220 V的电路中.(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2=6 V,U3=110 V,它们的匝数n2、n3分别为多少?(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W” “110 V 60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?[解析] (1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系由得=×1 100匝=30匝n3=×1 100匝=550匝.(2)设原线圈输入电流为I1,由P入=P出得U1I1=U2I2+U3I3=P2+P3所以I1= A≈0.36 A.[答案] (1)30匝 550匝 (2)0.36 A10.如图甲、乙所示电路中,当A、B接10 V交变电压时,C、D间电压为4 V,M、N接10 V直流电压时,P、Q间电压也为4 V.现在C、D间接 4 V交流电压,P、Q间接 4 V直流电压,下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压( )A.10 V 10 V B.10 V 4 VC.4 V 10 V D.10 V 0B [对于题图甲,当A、B作为输入端,C、D作为输出端时,相当于一个降压变压器,两边电压之比等于两边线圈的匝数之比,当C、D作为输入端,A、B作为输出端时,相当于一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C、D间接4 V交流电压时,A、B间将得到10 V交流电压;题图乙是一个分压电路,当M、N作为输入端时,上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比,但是当把电压加在P、Q两端时,电流只经过下面的电阻,上面的电阻中没有电流,两端也就没有电势差,即M、P两点的电势相等,所以当P、Q接4 V直流电压时,M、N两端的电压也是4 V,故B正确.]11.(多选)如图所示,小型交流发电机两磁极N、S间的磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小B=.矩形金属线圈ABCD的匝数n=100,面积S=0.02 m2,线圈内阻和导线电阻不计,线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′逆时针匀速转动,角速度ω=100 rad/s.变压器为理想变压器,电压表和电流表均为理想交流电表,R0、R1均为定值电阻,R为滑动变阻器.现将开关S断开,观察到电流表A1的示数减小了0.2 A,电流表A2的示数减小了0.8 A,则下列说法正确的是( )A.电压表V1的示数为200 VB.变压器原、副线圈匝数之比为1∶4C.电压表V3示数变化量的大小与电流表A2示数变化量的大小的比值不变D.若再将滑动变阻器的滑片向下滑动,则电压表V3示数变大AC [线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=nBSω=100××0.02×100 V=200 V,电压表V1的示数为U1= V=200 V,A正确;根据理想变压器电流与匝数的关系,可得,B错误;根据理想变压器电压与匝数的关系,可知U2保持不变,电压表V3的示数为U3=U2-I2R0,则ΔU3=ΔI2R0,则有=R0,可知电压表V3示数变化量的大小与电流表A2示数变化量的大小的比值保持不变,C正确;将滑动变阻器的滑片向下滑动,滑动变阻器接入电路的有效阻值减小,电流表A2的示数I2变大,根据U3=U2-I2R0,可知电压表V3的示数变小,D错误.]12.如图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=1 000匝,有两个副线圈,匝数分别为n2=200匝,n3=500匝,分别接阻值为R=55 Ω的相同两电阻.若在原线圈上接入220 V的交流电,求:(1)两个副线圈上的电流之比I2∶I3为多少?(2)原线圈中的电流I1为多少?[解析] (1)由变压比公式及可得U2=U1=44 VU3=U1=110 V根据欧姆定律I=得I2==0.8 AI3==2 A故I2∶I3=2∶5.(2)由电流关系式n1I1=n2I2+n3I3可得I1==1.16 A.[答案] (1)2∶5 (2)1.16 A13.如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V,副线圈两端电压U2=220 V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2 V.则:(1)原线圈n1等于多少匝?(2)当开关S断开时,电流表A2的示数I2=5 A.则电流表A1的示数I1为多少?(3)当开关S闭合时,电流表A1的示数I1′等于多少?[解析] (1)由电压与变压器匝数的关系可得:=U,则n1=1 650匝.(2)当开关S断开时,有U1I1=U2I2,I1= A.(3)当开关S断开时,有RL==44 Ω.当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R′,有R′==22 Ω,副线圈中的总电流I′2==10 A.由U1I′1=U2I′2可知,I′1= A.[答案] (1)1 650匝 (2) A (3)1 / 15(共58张PPT)现代文阅读Ⅰ把握共性之“新” 打通应考之“脉”第三章 交变电流素养提升课 变压器的应用[学习目标] 1.会分析变压器的动态变化问题,掌握解答此类问题的思路.2.理解自耦变压器和互感器的工作原理.3.掌握变压器的原理,会解答具有多个副线圈的变压器问题.关键能力·情境探究达成考点1 理想变压器的动态变化问题1.理想变压器动态变化的两种情况(1)原、副线圈的匝数比不变,分析各物理量随负载电阻的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1.(2)负载电阻不变,分析各物理量随原、副线圈的匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.2.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,由欧姆定律确定副线圈中的电流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【典例1】 理想变压器的原线圈连接电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节,在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交流电,如图所示.下列情况可能出现的是( )A.若Q位置不变,将P向上滑动,U′变大B.若Q位置不变,将P向上滑动,电流表的读数变大C.若P位置不变,将Q向上滑动,电流表的读数变大D.若P位置不变,将Q向上滑动,变压器的输入功率不变√C [当理想变压器的输入电压U以及原、副线圈的匝数比不变时,副线圈两端的电压也不变,A项错误;由P出=知R增大时,输出功率减小,又由P入=P出得原线圈中的电流表读数要减小,B项错误;Q向上滑动时,U′增大,而负载电阻不变,输出功率要增大,则输入功率也要增大,原线圈中的电流就要增大,C项正确,D项错误.]规律方法 含有变压器的动态电路问题分析[跟进训练]1.(多选)(2024·全国甲卷)如图,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U0不变的情况下,为提高R1的热功率,可以( )A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f 端滑动B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f 端滑动D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动√√AC [保持T不动,则原、副线圈匝数比不变,又变压器的输入电压不变,根据变压器的变压规律可知,变压器的输出电压不变,滑动变阻器的滑片向f端滑动时,其接入电路的电阻减小,根据欧姆定律可知通过R1的电流增大,根据P=I2R1可知,R1的热功率增大,A正确;将T向b端移动,则原、副线圈的匝数比增大,又变压器的输入电压不变,根据变压器的变压规律可知,变压器的输出电压减小,则R1两端的电压减小,根据P=可知,R1的热功率减小,B错误;同理,将T向a端移动,R1的热功率增大,结合A项分析可知,再将滑动变阻器的滑片向f端滑动,R1的热功率进一步增大,C正确;经以上分析可知,将T向b端移动,滑动变阻器的滑片向e端滑动,R1的热功率减小,D错误。]考点2 几种特殊的变压器1.自耦变压器图甲所示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变压器,它的构造如图乙所示.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.互感器项目 电压互感器 电流互感器原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测高流电路中项目 电压互感器 电流互感器副线圈的连接 连接电压表 连接电流表互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流利用的关系式【典例2】 (多选)如图所示,L1、L2是高压输电线,图中两电表示数分别是220 V和10 A,已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1,乙图中原、副线圈匝数比为1∶10,则( )A.甲图中的电表是电压表,输电电压为22 000 VB.甲图是电流互感器,输电电流是100 AC.乙图中的电表是电压表,输电电压为22 000 VD.乙图是电流互感器,输电电流是100 A√√AD [题图甲是电压互感器,电表是电压表,故B错误;根据变压比,有U1=×220 V=22 000 V,故A正确;题图乙是电流互感器,电表是电流表,故C错误;只有一个副线圈的变压器,电流与匝数的关系为,有I1=×10 A=100 A,故D正确.]规律方法 互感器的区分技巧(1)电压互感器是降压变压器,据知n1>n2.电流互感器是升压变压器,据知.(2)区分电压互感器与电流互感器的三个标志:①测量仪器不同,前者电压表后者电流表;②原、副线圈匝数关系不同;③原线圈接线方式不同,前者并联在火线和零线间,后者串联在火线上.[跟进训练]2.如图所示,电压互感器、电流互感器可看成理想变压器,已知电压互感器原、副线圈匝数比是 1 000∶1,电流互感器原、副线圈匝数比是1∶200,电压表读数为200 V,电流表读数为1.5 A,则交流电路输送电能的功率是( )A.3×102 W B.6×104 WC.3×105 W D.6×107 W√D [根据,解得U1=1 000×200 V=2×105 V;根据I1n1=I2n2,解得I1=300 A;所以输送电能的功率P=I1U1=6×107 W.选项D正确.]考点3 有多个副线圈的变压器1.副线圈有多个时,电压比等于匝数比仍然成立,电流比不再与匝数比成反比,而要用原、副线圈功率相等去推导.2.若原线圈中有用电器时,不要把电源电压与原线圈两端电压搞混,错误利用电源电压去寻找比例关系;而要把原线圈所在电路当作一回路处理,原线圈相当于一非纯电阻用电器,其两端电压与副线圈电压的比值等于匝数比.【典例3】 如图所示,理想变压器原线圈的匝数为1 000匝,两个副线圈的匝数分别为n2=50匝和n3=100匝,L1是“6 V 2 W”的小灯泡,L2是“12 V 4 W”的小灯泡.当原线圈接上交变电压时,L1、L2都正常发光,那么,原线圈中的电流为( )A. A B. A C. A D. A√C [对多个副线圈,其电压关系有,由于输入功率和输出功率相等,有n1I1=n2I2+n3I3.两灯正常发光,对L1必有U2=6 V,I2= A,对L2有U3=12 V,I3= A.原线圈上电压U1=6 V=120 V,副线圈上总的输出功率P出=PL1+PL2=2 W+4 W=6 W,原线圈上输入功率P入=P出=6 W.原线圈中的电流I1= A= A,故选项C正确.]规律方法 求解“一原多副”变压器问题的两点技巧(1)理想变压器的电压关系,对于一个或多个副线圈均适用,而电流关系,适用于只有一个副线圈的变压器.(2)处理含有多个副线圈的变压器问题时,首选P入=P出,从输出端的P出打开突破口.[跟进训练]3.如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcos 100πt.单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V.将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时,功率为12 W.下列说法正确的是( )A.n1为1 100匝,Um为220 VB.BC间线圈匝数为120匝,流过R的电流为1.4 AC.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 HzD.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A,周期为0.02 s√D [根据理想变压器的变压规律有,代入U=220 V得n1=2 200,Um= V,A错误;由功率与电压的关系得UBC==12 V,根据理想变压器的变压规律有,代入数据解得nBC=120,由欧姆定律得I==1 A,B错误;由以上分析结合题意可知UAB=18 V,UAC=30 V,变压器不改变交流电的频率,故f==50 Hz,C错误;由欧姆定律得I′==2.5 A,周期T==0.02 s,D正确.]学习效果·随堂评估自测1.电压互感器是一种测量电路中电压的变压器,工作原理如图所示.电压互感器的原线圈匝数较多,并联在电路中,副线圈匝数较少,两端接在电压表上.则( )A.电压互感器是一种升压变压器B.电压互感器能测量稳恒直流电路的电压C.电压互感器原、副线圈电流的频率相同D.电压互感器副线圈的电流小于原线圈的电流√C [电压互感器原线圈匝数较多,是一种降压变压器,选项A错误;电压互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象,不能测量稳恒直流电压,选项B错误;电压互感器不能改变电流的频率,故其原、副线圈电流的频率相同,选项C正确;因为电压互感器原线圈匝数较多,所以副线圈的电流大于原线圈的电流,选项D错误.]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U2和I1分别约为( )A.380 V和5.3 A B.380 V和9.1 AC.240 V和5.3 A D.240 V和9.1 A√B [对理想变压器,原、副线圈功率相同,故通过原线圈的电流I1= A≈9.1 A,负载两端电压即为副线圈电压,由,即,可得U2=380 V,B正确.]3.(多选)图甲为某感温式火灾报警器,其简化电路如图乙所示.理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源,副线圈连接报警系统,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,R1为定值电阻,报警温度由滑动变阻器R0设定.当出现火情时,报警装置(图乙中未画出)通过检测流过R1的电流触发报警.则出现火情时( )A.副线圈两端电压不变 B.原线圈输入功率变大C.通过R1的电流减小D.RT两端电压增大√√AB [因原线圈电压有效值不变,根据可知,副线圈两端电压不变,选项A正确;出现火警时,RT阻值减小,则副线圈电流变大,通过R1的电流变大,则P=IU可知,副线圈的功率变大,即原线圈输入功率变大,选项B正确,C错误;因副线圈电压不变,而R1和R0两端电压变大,可知RT两端电压减小,选项D错误.]题号135246879101112素养提升练 变压器的应用131.(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图,下列说法中正确的是( )A.线圈匝数n1<n2,n3<n4B.线圈匝数n1>n2,n3>n4C.甲图中的电表是电压表,输出端不可短路D.乙图中的电表是电流表,输出端不可断路√√题号135246879101112题号13524687910111213CD [题图甲中的原线圈并联在电路中,为电压互感器,是降压变压器,n1>n2,其中的电表为电压表,副线圈电流较大,输出端不可以短路;题图乙中的原线圈串联在电路中,为电流互感器,是升压变压器,n3<n4,其中的电表为电流表,副线圈电压较大,输出端不可以断路,故选项C、D正确.]2.(多选)如图所示,理想变压器有两个副线圈,输出电压分别为5 V和3 V,要获得8 V输出电压(两个副线圈的绕向和输出端如图所示),两个副线圈的连接方法是( )A.b、c连接,a、d两端输出B.a、d连接,b、c两端输出C.a、c连接,b、d两端输出D.b、d连接,a、c两端输出题号135246879101112√题号13524687910111213√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213AB [要使副线圈输出8 V的电压,两副线圈应当串联,所以要求绕向一致的线圈首尾相接,选项A、B正确.]√题号135246879101112题号135246879101112题号135246879101112133.有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡.当S断开时,灯L1正常发光.S闭合后,下列说法正确的是( )A.电阻R消耗的电功率增大B.灯L1、L2都能正常发光C.原线圈的输入功率减小D.原副线圈的电流比减小题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213A [当S闭合后,由理想变压器电压与匝数比关系,可知副线圈电压U2不变,而电路的电阻减小,所以副线圈的电流增大,由P=I2R知R消耗的功率增大,故A正确;当S闭合后,电路的电阻减小,副线圈的电流增大,所以电阻R两端的电压增大,而副线圈电压U2不变,所以灯泡两端的电压减小,灯L1、L2都不能正常发光,故B错误;由于副线圈中负载电阻减小,消耗的功率为P=,故消耗的功率增大,又因为理想变压器中输入功率等于输出功率,故原线圈的输入功率增大,故C错误;由理想变压器电流与匝数关系知,又变压器原、副线圈的匝数不变,故原、副线圈中电流之比不变,故D错误.故选A.]题号135246879101112√题号135246879101112题号135246879101112134.(教材P79T4改编)钳形电流表的外形和结构如图甲所示.图甲中电流表的读数为1.2 A.图乙中用同一电缆线绕了3匝,则( )A.这种电流表能测直流电流,图乙的读数为2.4 AB.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为0.4 AC.这种电流表能测交流电流,图乙的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图乙的读数为3.6 A题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213C [钳形电流表实际上是一个变压器,电流表接在副线圈上,题图甲中原线圈的匝数为1匝,电流表的读数为1.2 A;题图乙中用同一电缆线绕了3匝,根据变压器的电流关系可知电流表的读数为3.6 A.故选C.]题号135246879101112√题号135246879101112题号135246879101112135.(多选)(鲁科版教材改编)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√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213BC [当P的位置不动时,U2=U1不变,将Q向下移动,R就变大,由I2=知I2减小,故选项A错误,B正确;保持Q的位置不变,R就不变,将P逆时针旋转,则n2增大,U2必增大,所以I2也增大,故选项C正确,D错误.]题号135246879101112√题号135246879101112题号13524687910111213√6.(多选)一个理想变压器副线圈上接一个电阻,欲使此电阻的电功率增大,可以采取的措施是(每次只改变一个因素)( )A.增加原线圈的匝数n1 B.减少原线圈的匝数n1C.增大电阻值 D.减小电阻值BD [电阻消耗的功率P=,而,所以P=,P要增大,减小n1或R即可,故B、D正确.]题号135246879101112√题号135246879101112题号135246879101112137.如图所示,接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电,如果将原、副线圈减少相同匝数,其他条件不变,则( )A.小灯泡变亮B.小灯泡变暗C.原、副线圈两端电压的比值不变D.通过原、副线圈电流的比值不变题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213B [由于家庭电路上理想变压器为降压变压器,故n1>n2,当原、副线圈减少相同的匝数时,其变压比变大,根据,因U1一定,故U2变小,小灯泡变暗,选项A错误,B正确;由知,原、副线圈电压的比值变大,选项C错误;根据知,通过原、副线圈电流的比值变小,选项D错误.]题号135246879101112√题号135246879101112题号135246879101112138.(多选)如图甲所示为一自耦变压器(可视为理想变压器)的结构示意图,线圈均匀绕在圆环形铁芯上,滑动触头C在某一位置,在B、C间接一个交流电压表和一个变阻器R,若A、B间输入图乙所示的交变电压,则( ) A.当t=1×10-2 s时,电压表的示数为零B.A、B间输入电压的瞬时值u=220sin 100πt(V)C.滑动触头C向上移动时,R两端的电压增大D.变阻器滑片P向上移动时,A、B间输入功率增大√√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213BCD [电压表的示数为有效值,不为零,A错误;由题图乙可知T=2×10-2 s,故ω==100π rad/s,代入表达式u=Umsin ωt可得,A、B间输入电压的瞬时值u=220sin 100πt(V),B正确;根据理想变压器电压与匝数的关系知,当滑动触头C向上移动时,n2变大,所以R两端的电压增大,C正确;变阻器滑片P向上移动时,n2不变,R减小,根据理想变压器电压与匝数的关系知,所以R两端的电压不变,输入功率等于输出功率,P入=P出=,所以变阻器滑片P向上移动时,A、B间输入功率增大,D正确.]9.如图所示,一台有两个副线圈的变压器,原线圈匝数n1=1 100匝.接入电压U1=220 V的电路中.(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2=6 V,U3=110 V,它们的匝数n2、n3分别为多少?(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213[解析] (1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系由得=×1 100匝=30匝n3=×1 100匝=550匝.(2)设原线圈输入电流为I1,由P入=P出得U1I1=U2I2+U3I3=P2+P3所以I1= A≈0.36 A.[答案] (1)30匝 550匝 (2)0.36 A题号135246879101112题号135246879101112题号1352468791011121310.如图甲、乙所示电路中,当A、B接10 V交变电压时,C、D间电压为4 V,M、N接10 V直流电压时,P、Q间电压也为4 V.现在C、D间接 4 V交流电压,P、Q间接 4 V直流电压,下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压( )A.10 V 10 V B.10 V 4 VC.4 V 10 V D.10 V 0√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213B [对于题图甲,当A、B作为输入端,C、D作为输出端时,相当于一个降压变压器,两边电压之比等于两边线圈的匝数之比,当C、D作为输入端,A、B作为输出端时,相当于一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C、D间接4 V交流电压时,A、B间将得到10 V交流电压;题图乙是一个分压电路,当M、N作为输入端时,上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比,但是当把电压加在P、Q两端时,电流只经过下面的电阻,上面的电阻中没有电流,两端也就没有电势差,即M、P两点的电势相等,所以当P、Q接4 V直流电压时,M、N两端的电压也是4 V,故B正确.]题号135246879101112题号135246879101112题号1352468791011121311.(多选)如图所示,小型交流发电机两磁极N、S间的磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小B=.矩形金属线圈ABCD的匝数n=100,面积S=0.02 m2,线圈内阻和导线电阻不计,线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′逆时针匀速转动,角速度ω=100 rad/s.变压器为理想变压器,电压表和电流表均为理想交流电表,R0、R1均为定值电阻,R为滑动变阻器.现将开关S断开,观察到电流表A1的示数减小了0.2 A,电流表A2的示数减小了0.8 A,则下列说法正确的是( )A.电压表V1的示数为200 VB.变压器原、副线圈匝数之比为1∶4C.电压表V3示数变化量的大小与电流表A2示数变化量的大小的比值不变D.若再将滑动变阻器的滑片向下滑动,则电压表V3示数变大题号135246879101112√题号135246879101112题号13524687910111213√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213AC [线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=nBSω=100××0.02×100 V=200 V,电压表V1的示数为U1= V=200 V,A正确;根据理想变压器电流与匝数的关系,可得,B错误;根据理想变压器电压与匝数的关系,可知U2保持不变,电压表V3的示数为U3=U2-I2R0,则ΔU3=ΔI2R0,则有=R0,可知电压表V3示数变化量的大小与电流表A2示数变化量的大小的比值保持不变,C正确;将滑动变阻器的滑片向下滑动,滑动变阻器接入电路的有效阻值减小,电流表A2的示数I2变大,根据U3=U2-I2R0,可知电压表V3的示数变小,D错误.]题号135246879101112题号135246879101112题号1352468791011121312.如图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=1 000匝,有两个副线圈,匝数分别为n2=200匝,n3=500匝,分别接阻值为R=55 Ω的相同两电阻.若在原线圈上接入220 V的交流电,求:(1)两个副线圈上的电流之比I2∶I3为多少?(2)原线圈中的电流I1为多少?题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213[解析] (1)由变压比公式及可得U2=U1=44 VU3=U1=110 V根据欧姆定律I=得I2==0.8 AI3==2 A故I2∶I3=2∶5.题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213(2)由电流关系式n1I1=n2I2+n3I3可得I1==1.16 A.[答案] (1)2∶5 (2)1.16 A题号135246879101112题号1352468791011121313.如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U1=3 300 V,副线圈两端电压U2=220 V,输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2,绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2 V.则:(1)原线圈n1等于多少匝?(2)当开关S断开时,电流表A2的示数I2=5 A.则电流表A1的示数I1为多少?(3)当开关S闭合时,电流表A1的示数I1′等于多少?[解析] (1)由电压与变压器匝数的关系可得:=U,则n1=1 650匝.(2)当开关S断开时,有U1I1=U2I2,I1= A.(3)当开关S断开时,有RL==44 Ω.当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R′,有R′==22 Ω,副线圈中的总电流I′2==10 A.由U1I′1=U2I′2可知,I′1= A.[答案] (1)1 650匝 (2) A (3)谢 谢! 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第三章 素养提升课 变压器的应用.docx 第三章 素养提升课 变压器的应用.pptx