变压器综合计算汇总.docx

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变压器综合计算汇总

专题复习：

变压器综合分析计算

适用学科

物理

适用年级

高二

适用区域

人教版

课时时长（分钟）

60分钟

知识点

1.变压器的电压关系

2.变压器的电流关系

3.变压器的功率关系

教学目标

1．知识与技能

1.了解变压器的构造及几种常见的变压器．

2．理解变压器的工作原理．

3．掌握理想变压器的功率关系，并能导出原、副线圈的电流关系.

2．过程与方法

理想变压器的电压与匝数的关系，并能用它来分析解决相关问题

三．情感态度价值观

通过贴近生活的变压器知识，体验理论联系实际的乐趣

教学重点

变压器的电压关系

教学难点

变压器的功率关系

教学过程

一、复习预习

互感现象

1．互感：

两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生___________，这种现象叫做互感．

2．互感的应用和危害

（1）应用：

传递_____，如变压器、收音机的磁性天线．

（2）危害：

影响电路的正常工作．

二、知识讲解

课程引入：

把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到学生电源的两个交流接线柱，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示．接通电源，灯泡能发光．这说明了什么？

考点/易错点1理想变压器的特点及规律

1．理想变压器的特点

（1）原、副线圈的电阻不计，不产生热量；

（2）变压器的铁芯无漏磁；

（3）在铁芯内产生的感应电流即产生的热量不计．

2．电动势关系

由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的

，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1

，E2＝n2

，所以

＝

.

3．电压关系

由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以

＝

.

当有n组线圈时，则有：

＝

＝

……

4．功率关系：

对于理想变压器，不考虑能量损失，P入＝P出．

5．电流关系：

由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得

＝

＝

.当有多个副线圈时I1U1＝I2U2＋I3U3＋…得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…

考点/易错点2理想变压器的制约关系和动态分析

1．电压制约：

当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1/n1.

2．电流制约：

当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.

3．负载制约：

（1）变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…

（2）变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2/U2；

（3）总功率P入＝P线＋P2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的．

4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况

（1）原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，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.

三、例题精析

【例题1】如图中理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12毫安，那么安培表A2的读数是（　　）

A．0　　　　　　　　　　B．3毫安

C．48毫安D．与R值大小无关

【答案】A

【解析】当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，故选A.

【例题2】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为滑动变阻器的触头，下列说法正确的是（　　）

A．副线圈输出电压的频率为50Hz

B．副线圈输出电压的有效值为31V

C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小

D．P向右移动时，变压器的输出功率增加

【答案】AD

【解析】由图象甲可知原线圈输入电压的最大值：

Um＝311V，T＝2×10－2s，则原线圈输入电压的有效值：

U1＝

＝220V，f＝

＝

＝50Hz，选项A正确；由

＝

可得：

U2＝

U1＝22V，

B错误．P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误．P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D正确．故选AD.

【例题3】如图所示为理想变压器．原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100匝，L1是“6V　2W”的小灯泡，L2是“12V　4W”的小灯泡，当n1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.

AB.

A

C.

AD.

A

【答案】C

【解析】P出＝2W＋4W＝6W，由P入＝P出，得I1U1＝6W，又

＝

，所以U1＝

U2＝

×6V＝120V，所以I1＝

A＝

A．故选C.

【例题4】图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55Ω，A、V为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110V，下列表述正确的是（　　）

A．电流表的示数为2A

B．原、副线圈匝数比为1∶2

C．电压表的示数为电压的有效值

D．原线圈中交变电压的频率为100Hz

【答案】AC

【解析】由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1＝220V，由

＝

，可得原副线圈匝数之比

＝

＝

＝2∶1，故B错误．电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确．电流表示数I＝

＝

A＝2A，故A正确．由题图乙可知T＝0.02s，所以交变电压的频率为f＝

＝

Hz＝50Hz，D错误．故选AC.

4、课程小结

理想变压器的特点及规律

1．理想变压器的特点

2．电动势关系

3．电压关系

4．功率关系

5．电流关系

理想变压器的制约关系和动态分析

1．电压制约

2．电流制约

3．负载制约

4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况