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1、四、變壓器
學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)
知 識(shí) 脈 絡(luò)
1.知道變壓器的基本構(gòu)造.
2.理解變壓器的工作原理.(難點(diǎn))
3.學(xué)會(huì)用變壓器原、副線圈的電壓與兩線圈匝數(shù)的關(guān)系解決問題.(重點(diǎn))
4.知道常見的變壓器的類型及它們的應(yīng)用.
一、變壓器的結(jié)構(gòu)
1.結(jié)構(gòu)
如圖所示,實(shí)物是示教變壓器,它像各種變壓器一樣,主要由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈(也叫繞組)兩部分組成,鐵芯由硅鋼片疊合而成,線圈由漆包線繞成.
工作時(shí),變壓器的一個(gè)線圈跟前一級(jí)電路連接,叫做原線圈,也叫初級(jí)線圈(初級(jí)繞組);另一個(gè)線圈跟下一級(jí)電路連接,叫做副線圈,也叫次級(jí)線圈(次級(jí)繞組).
2.作用
能改變交
2、變電流的電壓,不改變交變電流的周期和頻率.
3.常用符號(hào)
如圖甲所示,是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的原、副線圈構(gòu)成.圖乙是變壓器的符號(hào).
甲 乙
二、變壓器為什么能改變電壓
1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ).當(dāng)原線圈通過電流時(shí),鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng),由于交變電流的大小和方向都在不斷變化,鐵芯中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向也都在不斷變化,通過鐵芯副線圈中的磁場(chǎng)也在不斷變化,于是副線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
2.線圈的各匝導(dǎo)線之間是相互串聯(lián)的,每匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加在一起,就是整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).因此,在同一個(gè)鐵芯上,哪個(gè)線圈的匝數(shù)多,哪個(gè)線圈的電壓就高.
1.思考判斷
(1)變壓器主要由
3、鐵芯和繞在鐵芯上的線圈組成. (√)
(2)變壓器不但能改變交流電壓,也能改變直流電壓. (×)
(3)變壓器的原、副線圈是用導(dǎo)線連接在一起的,所以當(dāng)原線圈接交流電源時(shí),副線圈有電流輸出. (×)
(4)變壓器的工作原理是電磁感應(yīng). (√)
(5)變壓器副線圈匝數(shù)多,則副線圈的電壓高. (√)
(6)變壓器的輸入功率決定輸出功率,有P入=P出. (×)
2.下面可以將電壓升高供給家用電燈的變壓器是( )
C [電壓升高,原線圈的匝數(shù)要少于副線圈的匝數(shù),要接交流電,接直流電時(shí)變壓器不工作,故C正確.]
3.(多選)如圖所示為變壓器的示意圖,它被用來升高發(fā)電機(jī)的輸出電壓,下列
4、說法中正確的是( )
A.圖中M是閉合的鐵芯
B.發(fā)電機(jī)應(yīng)與線圈Ⅰ相連,升高后的電壓由c、d兩端輸出
C.電流以鐵芯為通路從一個(gè)線圈流到另一個(gè)線圈
D.變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的
AD [由題設(shè)知該變壓器為升壓變壓器,所以原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù),故Ⅱ?yàn)檩斎攵思唇影l(fā)電機(jī),Ⅰ為輸出端,選項(xiàng)B錯(cuò);鐵芯提供閉合的磁路,使電能先變成磁場(chǎng)能再在副線圈中變成電能,所以C項(xiàng)錯(cuò).故選A、D.]
理想變壓器及其工作原理
1.理想變壓器的特點(diǎn)
(1)變壓器變壓時(shí)不計(jì)能量損失,即輸入功率等于輸出功率.
(2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻.
因?yàn)槔硐胱儔浩鞑挥?jì)一切電磁能量損失,因此,理
5、想變壓器的輸入功率等于輸出功率,一般實(shí)際變壓器都可以看成是理想變壓器.
2.變壓器的工作原理
電磁感應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)交變電流通過原線圈時(shí),由于電流的大小和方向在不斷改變,所以鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化,這樣變化的磁場(chǎng)就在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由于原、副線圈匝數(shù)不同,所以副線圈中輸出的電壓與原線圈中的電壓不同,這樣就達(dá)到了改變交流電壓的目的.
1.(多選)對(duì)一正在工作中的變壓器,下列說法正確的是( )
A.副線圈中的電流是從原線圈中傳過來的
B.鐵芯是用來導(dǎo)電的
C.副線圈中電流變小,原線圈中的電流也一定減小
D.副線圈相當(dāng)于一個(gè)電源
CD [原、副線圈及鐵芯間都是彼此絕緣的,鐵
6、芯是用來導(dǎo)磁的,故A、B錯(cuò)誤;由能量守恒知C正確;副線圈把磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,給用電器提供電壓電流,相當(dāng)于一個(gè)電源,D正確.]
理想變壓器的規(guī)律
1.理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系
基本關(guān)系
功率關(guān)系
P入=P出
電壓關(guān)系
=,與負(fù)載、副線圈的多少無關(guān)
頻率關(guān)系
f1=f2(變壓器不改變交流電的頻率)
因果關(guān)系
(n1和n2
不變時(shí))
(1)由U2=U1可知U1決定U2,即原線圈兩端電壓決定副線圈兩端的電壓
(2)由P入=P出可知輸出功率決定輸入功率,功率按需分配
2.變壓器的種類
(1)升壓變壓器:n2>n1時(shí),U2>U1,變壓器使電壓升高,這種變壓器
7、叫升壓變壓器.
(2)降壓變壓器:n2<n1時(shí),U2<U1,變壓器使電壓降低,這種變壓器叫降壓變壓器.
【例】 如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1,原線圈接正弦交流電源,副線圈接入“220 V 60 W”燈泡一只,且燈泡正常發(fā)光,則( )
A.電流表的示數(shù)為 A
B.電源輸出功率為1 200 W
C.電流表的示數(shù)為 A
D.原線圈端電壓為11 V
C [由燈泡正常發(fā)光可知,副線圈電壓為220 V,由=可知,原線圈電壓U1=20×220 V=4 400 V,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;又因輸入功率等于輸出功率,P1=P2=60 W,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電流表讀數(shù)為有效值,原線圈中電流
8、I1== A= A,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.]
[注意事項(xiàng)]
(1)變壓器能改變交流電的電壓、電流,不能改變周期、頻率.
(2)理想變壓器遵守能量守恒定律:P入=P出.
2.如圖所示,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2;副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為220 V,額定功率為22 W;原線圈電路中接有電壓表和電流表.現(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光.若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù),則( )
A.U=110 V,I=0.2 A
B.U=110 V,I=0.05 A
C.U=110 V,I=0.2 A
D.U=110 V,I=0.2 A
A [直接求出
9、副線圈中的電壓、電流分別為:220 V、0.1 A.故原線圈中的電壓、電流分別為110 V、0.2 A.]
1.下列關(guān)于變壓器的說法中正確的是( )
A.變壓器是把電能通過磁場(chǎng)能再次轉(zhuǎn)換成電能的裝置
B.變壓器的原、副線圈組成閉合回路
C.變壓器的鐵芯中產(chǎn)生交變電流
D.變壓器的副線圈中產(chǎn)生直流電
A [變壓器就是將電能通過磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,故A正確.變壓器是根據(jù)互感原理制成的,原、副線圈并不能構(gòu)成閉合回路,變壓器鐵芯中沒有電流但有磁通量的變化,在原、副線圈中的電流都是交流電,由此可知B、C、D錯(cuò)誤.]
2.一臺(tái)理想變壓器,原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2=20∶1,原線
10、圈接入220 V的交流電壓,副線圈向一電阻為110 Ω的用電器供電,則副線圈中的電流為( )
A.2 A B.0.1 A
C.0.5 A D.0.005 A
B [由=得U2=U1=×220 V=11 V,副線圈中電流為I2== A=0.1 A,故選項(xiàng)B正確.]
3.(多選)理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,以下說法中正確的是( )
A.穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1
B.穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等
C.原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為10∶1
D.正常工作時(shí),原、副線圈的輸入、輸出功率之比為1∶1
BD [對(duì)理想變壓器,可以認(rèn)為無磁通量損漏,因而穿過兩個(gè)線圈的交變磁場(chǎng)相同,磁通量的變化率相同,因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,才導(dǎo)致電壓與匝數(shù)成正比;理想變壓器可以忽略熱損耗,故輸入功率等于輸出功率.故選B、D.]
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