3 变压器 课时1 变压器 [学习目标] 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想 变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导 出原、副线圈的电流关系． 一、变压器的原理 1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈， 与负载连接的线圈叫作副线圈． 2．原理：互感现象是变压 生感应电动势． 二、电压与匝数的关系 1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型． 2．电压与匝数的关系 理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即＝. 3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高 的变压器叫作升压变压器． 三、变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成磁场的能量， (1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．( √ ) (2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( × ) (3)变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压．( × ) (4)理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率．( × ) (5)理想变压器的输入和输出功率相等．( √ ) 2．一台理想降压变压器从10 kV

等效阻抗秒解变压器动态问题 一.应用技巧 1.变压器原线圈接有负载R 时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路 输入的总电压U 不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U 负载，显 然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P 也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P 负载． 2.等效负载电阻法 变压器等效负载电阻公式的推导： 设理想变压器原副线圈 设理想变压器原副线圈的匝数之比为n1：n2，原线圈输入电压为U1，副线圈负载电阻为 R，如图1（1）所示，在变压器正常工作时，求a、b 间的等效电阻。 先画出等效电路图如图1（2）所示，设变压器等效负载电阻为R' 在（1）中由变压器的分压规律： U 1 U 2 =n1 n2 得： U 2=n2 n1 U 1，所以负载电阻R 消耗的功率为： 在（2）中等效电阻消耗的功率为：P'=U 1 2 R' ，所以等效电阻为：R'= n1 2 n2 2 R （重要结论） 【例】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分 别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出 电压的有效值恒定。当开关S 断开时，电流表的示数为I；当S 闭合时，电 流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为 A．2 B．3 C．4 D．5 【答案】B

等效阻抗秒解变压器动态问题 一.应用技巧 1.变压器原线圈接有负载R 时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路 输入的总电压U 不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U 负载，显 然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P 也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P 负载． 2.等效负载电阻法 变压器等效负载电阻公式的推导： 设理想变压器原副线圈 设理想变压器原副线圈的匝数之比为n1：n2，原线圈输入电压为U1，副线圈负载电阻为 R，如图1（1）所示，在变压器正常工作时，求a、b 间的等效电阻。 先画出等效电路图如图1（2）所示，设变压器等效负载电阻为R' 在（1）中由变压器的分压规律： U 1 U 2 =n1 n2 得： U 2=n2 n1 U 1，所以负载电阻R 消耗的功率为： 在（2）中等效电阻消耗的功率为：P'=U 1 2 R' ，所以等效电阻为：R'= n1 2 n2 2 R （重要结论） 【例】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分 别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出 电压的有效值恒定。当开关S 断开时，电流表的示数为I；当S 闭合时，电 流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为 A．2 B．3 C．4 D．5 【答案】B

等效阻抗秒解变压器动态问题 一.应用技巧 1.变压器原线圈接有负载R 时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路 输入的总电压U 不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U 负载，显 然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P 也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P 负载． 2.等效负载电阻法 变压器等效负载电阻公式的推导： 设理想变压器原副线圈 设理想变压器原副线圈的匝数之比为n1：n2，原线圈输入电压为U1，副线圈负载电阻为 R，如图1（1）所示，在变压器正常工作时，求a、b 间的等效电阻。 先画出等效电路图如图1（2）所示，设变压器等效负载电阻为R' 在（1）中由变压器的分压规律： U 1 U 2 =n1 n2 得： U 2=n2 n1 U 1，所以负载电阻R 消耗的功率为： 在（2）中等效电阻消耗的功率为：P'=U 1 2 R' ，所以等效电阻为：R'= n1 2 n2 2 R （重要结论） 【例】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分 别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出 电压的有效值恒定。当开关S 断开时，电流表的示数为I；当S 闭合时，电 流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为 A．2 B．3 C．4 D．5 二、实战应用(应用技巧解题，提供解析仅供参考)

等效阻抗秒解变压器动态问题 一.应用技巧 1.变压器原线圈接有负载R 时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路 输入的总电压U 不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U 负载，显 然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P 也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P 负载． 2.等效负载电阻法 变压器等效负载电阻公式的推导： 设理想变压器原副线圈 设理想变压器原副线圈的匝数之比为n1：n2，原线圈输入电压为U1，副线圈负载电阻为 R，如图1（1）所示，在变压器正常工作时，求a、b 间的等效电阻。 先画出等效电路图如图1（2）所示，设变压器等效负载电阻为R' 在（1）中由变压器的分压规律： U 1 U 2 =n1 n2 得： U 2=n2 n1 U 1，所以负载电阻R 消耗的功率为： 在（2）中等效电阻消耗的功率为：P'=U 1 2 R' ，所以等效电阻为：R'= n1 2 n2 2 R （重要结论） 【例】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分 别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，A 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出 电压的有效值恒定。当开关S 断开时，电流表的示数为I；当S 闭合时，电 流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为 A．2 B．3 C．4 D．5 二、实战应用(应用技巧解题，提供解析仅供参考)

课时2 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 [学习目标] 学会探究在变压器输入电压一定时，副线圈上的电压与线圈匝数之间的关系． 一、实验思路 交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出 电压．线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电 压与匝数的关系． 二、实验器材 多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干(如图1 研究n2对副线圈电压U2的 影响．实物接线如图2 所示． 图2 表格一 U1＝5 V，n1＝400 匝 实验次数 1 2 3 n2/匝 U2/V (1)选择n1＝400 匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上． (2)将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V，如图甲所示． (3)将多用电表与副线圈n2＝200 匝的接线柱相连接，如图乙所示．读出副线圈两端的电压 U2 U2的影响． 表格二 U1＝5 V，n2＝400 匝 实验次数 1 2 3 n1/匝 U2/V (1)将1 中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈． (2)选择n2＝400 匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上． (3)将选择开关拨至5 V 挡． (4)将多用电表与副线圈n2＝400 匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2. (5)将n2、U2、n1、U1记录在表格二中．

4 电能的输送 [学习目标] 1.理解远距离输电线上的能量损失与哪些因素有关.2.应用理想变压器、电路知 识对简单的远距离输电线路进行定量计算.3.了解交变电流从发电站到用户的输电过程． 一、输送电能的基本要求 1．可靠：指供电线路可靠地工作，故障少． 2．保质：保证电能的质量——电压和频率稳定． 3．经济：指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少． 二、降低输电损耗的两个途径 1．输电线上的功率损失：P＝I 属材料，还要尽可能增加导线的横截面积． (2)减小输电线中的电流：为了减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就 要提高输电电压． 三、电网供电 1．远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，在用电 区域通过降压变压器降到所需的电压． 2．电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地 区性的输电网络． 3．电网输电的优点 (1)降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益． 成正比．( √ ) (2)由P＝可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小．( × ) (3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．( √ ) (4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n，降压变压器匝数比为n∶1，则升压变压器 的输入电压和降压变压器的输出电压相等．( × ) 2．输电线的总电阻为R，输送电功率为P.现用电压U 来输电，输电线上的电流为________，

s 内电流的方 向改变了100 次，故C 错误；若题图乙中b 等于0.02 s，则周期为0.04 s，则交流电的频率 为25 Hz，故D 错误． 4.(2017·北京卷)如图3 所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流电源上，副 线圈接有R＝55 Ω 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电 表．下列说法正确的是( ) 图3 A．原线圈的输入功率为220 倍，根据 P 损＝I2R 知，输电线上损耗的电功率减小为原来的，则输电线上损耗的功率为2.0 kW，故C 正确，A、B、D 错误． 6.(2019·扬州市邗江中学高二下期中)如图4 所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1， R0为定值电阻，R 是滑动变阻器，原线圈两端的输入电压u＝200sin 100πt (V)，设理想交流 电压表V1、V2的示数分别是U1、U2；理想交流电流表A1、A2示数分别是I1、I2 V＝10 V，A 错误；滑片P 向b 端滑动过程中，副线圈负载电阻减小，U2不变，则I2变大， B 正确；由B 项分析知U1不变，I1变大，C 错误；变压器不改变频率，D 错误． 7．(2019·济南市高二下期末)如图5 所示，变压器输入的交变电压u＝220sin 100πt (V)，副线 圈匝数可调，电阻R＝100 Ω，L1、L2均是额定电压为20 V、额定功率为20 W 的小灯泡，通

产生近似正 弦式交流电，周期为螺线管 ，电压最大值为 ，理想变压器原线圈接螺线管，副 线圈接充电电路，原，副线圈匝数比为1：60，下列说法正确的是（ ） A．交流电的频率为 B．副线圈两端电压最大值为 C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 4．钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一，其工作部分主要由一只电 分别为此电流表的实物图和内部结构图，则下列说法正确的是（ ） A．测量电流时，需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中 B．钳口是否闭合紧密对电流的测量值不会有影响 C．钳形电流表测电流时相当于降压变压器 D．如果通电导线在钳形口多绕几圈，则电流测量值会变大 5．红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产 生激光．铬离子的能级图如图所示， 是基态的能量， 是亚稳态的能量， 掌握并实际应用特高压技术的国家．某小型水电站的电能输送示意图如图甲所示，发电机 输出的电压恒定，通过升压变压器 和降压变压器 向用户供电，已知输电线的总电阻为 R ，降压变压器 的原，副线圈匝数之比为4：1，它的副线圈两端的交变电压如图乙所示， 若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（ ） A．降压变压器 原线圈的输入电压为 B．降压变压器 的输入功率与输出功率之比为4 1 ﹔ C．当用户端用电量增大时，输电线上损耗的功率减小

12. 某兴趣小组用如图甲所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。 （1）下列说法正确的是________。 A. 变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B. 变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能 C. 理想变压器的 输入功率等于输出功率，没有能量损失 D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 ，则可推断原线圈的输入电压可能为________。 A． B. C. D. （3）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻 可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻 与该变压器 的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为 、 （右侧实线框内的电路也可以等效为一个电阻）。在交流 电源的电压有效值 不变的情况下，调节可变电阻