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第三章 交变电流
粤教版 选择性必修二
第三节 变压器
知识回顾
一、变压器的构造
1.示意图
2.符号
二、变压器的工作原理：
1.电磁感应现象：变压器只能改变交流电的电压和电流
2.能量转化：电能→磁场能→电能
3.理想变压器：
三、理想变压器的变压、变流规律：
P入＝P出
一个副线圈的变压器
n1
n2
U1
U2
多个副线圈的变压器
课堂练习
例题　如图，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻 RL＝110 Ω，A、B 端电压
u1＝220 ?????sin 100πt (V) .下列说法正确的是（ ）
?
A. 副线圈输出的交流电的频率为25 Hz
B. 电压表的示数为??????????????????
C. 电流表的示数为 1.0 A
D. 变压器输入功率为 27.5 W
?
D
U1
U2
I2
P2
P1
I1
????2=????2????2
?
????1=????2
?
????1=????1????1
?
理想变压器输入输出电压、电流、功率之间的关系：
①U1 由电源决定
②U2 由U1 和匝数比决定：
③I2 由U2 和负载决定：
④I1 由I2 和匝数比决定：
⑤输入功率P1 由输出功率P2 决定：
P1＝P2
即变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少。
“五个决定”
U1→ U2
E → U1
I2 → I1
P2 → P1
负载+U2→ I2
U1
U2
I2
P2
P1
I1
????2=????2????2
?
????1=????2
?
????1=????1????1
?
Part 01
理想变压器的动态分析
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．动态问题的分析思路可表示为
U1 ????????????????=???????????????????决定???? U2 ????????=????????????????决定?????? I2 ??????????=????????????????????决定???? P2 ??????????=???????????决定???? P1 ????????=?????????????????????决定????? I1。
?
典例分析
(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。
若Q位置不变，将P向上滑动
V2
R1
R2
A1
V1
A2
e
若匝数不变，将R1滑片向上滑动
典例分析
(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。
若P位置不变，将Q向上滑动
课堂练习
如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是(　　)
A．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R1消耗的功率变大
B．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表 示数变大
C．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表 示数变大
D. 若闭合开关S，则电流表 示数变大， 示数变大
B
含有变压器的动态电路问题的解题思路
Part 02
自耦变压器
这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。
自耦变压器
U2
U1
A
B
P
调压变压器
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
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。
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。
课堂练习
例1：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 A
C．240 V 和 5.3 A D．240 V 和 9.1 A
B
例2：一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（ ）
A.U2>U1，U2降低
B.U2>U1，U2升高
C.U2D.U2课堂练习
C
U1
～
M
N
c
a
b
d
U2
～
Part 03
电压互感器与电流互感器
交流电压表的有一定的量度范围，不能直接并联到高压电测量其电压值。那么如何用交流电压表间接地测量出高压电的电压值？
V
地线
火线
n2
n1
U1
U2
电压互感器
交流电流表的有一定的量度范围，不能直接串联到在大电流电路中的电流值。那么如何用交流电流表间接地测量出大电流电路中的电流值？
电流互感器
地线
火线

A
n2
n1
I2
I1
钳形电流表是一种电流互感器
电流互感器
地线
火线

A
n2
n1
I2
I1
串联
接地
V
地线
火线
n2
n1
U1
U2
电压互感器
并联
接地
电压互感器
(1)构造：小型降压变压器，如图所示。
(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。
电流互感器
(1)构造：小型升压变压器，如图所示。
(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，外壳和副线圈应接地。
(3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流。
课堂练习
(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 V
B．甲图是电流互感器，输电电流是100 A
C．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 V
D．乙图是电流互感器，输电电流是100 A
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