6.变 压 器 必备知识·自主学习 一、变压器的结构与原理 (1)变压器中闭合铁芯的主要作用是什么? 提示:形成磁回路,减少能量损耗。 (2)理想变压器的重要特征是什么? 提示:不计能量损失,认为输出功率等于输入功率。 1.结构:由一个铁芯及两组线圈组成。与电源连接的线圈称为原线圈,也叫初级线圈;与负载连接的线圈称为副线圈,也叫次级线圈。 2.原理:当变压器的原线圈加上交变电压时,原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量,交变的磁通量穿过原线圈,也穿过副线圈,在原、副线圈中都产生感应电动势,当副线圈闭合时,在副线圈中就会有交流电通过,电能从原线圈通过磁场传输给副线圈。 二、变压器的电压与匝数的关系 1.电压与匝数的关系:理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比,即=。 2.两类变压器: (1)降压变压器:副线圈的电压比原线圈电压低的变压器。 (2)升压变压器:副线圈的电压比原线圈电压高的变压器。 3.理想变压器:忽略原、副线圈的电阻及一切能量损失的变压器。 三、电流与匝数的关系 1.推导:理想变压器本身不消耗能量,则有I1U1t=I2U2t,故==。 2.变压器线圈的特点:电压较高的线圈匝数较多,电流较小,导线较细,电压较低的线圈匝数较少,电流较大,导线较粗。 四、电压互感器和电流互感器 1.电压互感器: (1)特点:降压变压器。 (2)连接方式:初级并联在高压交流电路上,次级与交流电压表相连。 2.电流互感器: (1)特点:升压变压器。 (2)连接方式:原线圈串联在被测量交流电路中,副线圈与交流电流表相连。 关键能力·合作学习 知识点一 理想变压器的变压和变流 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)变压器的铁芯不漏磁。 (3)在铁芯内产生的感应电流及产生的热量不计。 理想变压器是一个没有能量损失的理想化模型。 2.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:==… 3.功率关系:对于理想变压器,不考虑能量损失,P入=P出。 4.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+… (1)变压器能改变恒定电流的电压和电流吗?为什么? 提示:不能。因为电流大小和方向均不变,在副线圈中不能产生感应电动势和感应电流。 (2)变压器能改变交变电流的频率吗? 提示:不能。 【典例】(多选)(2020·全国Ⅲ卷)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R1、R2、R3均为固定电阻,R2=10 Ω,R3=20 Ω,各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是 ( ) A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 V C.电流表的示数为1.0 A D.变压器传输的电功率为15.0 W 1.(2017·北京高考)如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220sin100πt(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 ( ) A.原线圈的输入功率为220 W B.电流表的读数为1 A C.电压表的读数为110 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s 2.据某新闻媒体报道,受新冠肺炎疫情影响,期间两个月我国居民的平均上网时间将近五小时,因此手机耗电特别大,如图为某快充手机充电器,设该充电器是一个理想变压器,已知它的原线圈匝数为220匝,副线圈匝数为9匝, 将该充电器接在220 V的交流电源上给一部手机充电,并测得充电器的输出电流为1 A,则下列说法正确的是 ( ) A.该充电器输出电压为18 V B.该充电器的输入功率为18 W C.该充电器输出功率为9 W D.该充电器原线圈中的电流约为2.4 A 3.(2020·山东等级考)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3,输入端a、b所 ... ...
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