高中物理-理想变压器的原理和制约关系练习
高中物理-理想变压器的原理和制约关系练习一、选择题
1．如图所示为理想变压器，三个灯泡L
1、L
2
、L
3
都标有“6V，6W”，L4标有“6V，12W”，若它
们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1 ∶n2和ab间电压分别为
A．2 ∶1，24V
B．2 ∶l，30V
C．1 ∶2，24V
D．1∶2，30V
【参考答案】B
【名师解析】L2、L3 并联后与 L4 串联，灯泡正常发光．说明副线圈电压为U2=12V；副线圈功率为P2=6W+6W+12W=24W，根据P2= U2 I2得I2=2A.。根据变压器的输入的功率和输出的功率相等，P2= P1=U1I1，而I2=2I1，所以U1=24V；根据变压器变压公式，电压与匝数成正比，得n1 ∶n2= U1 ∶U2=2 ∶l，所以Uab=U1+U L1=(24+6)V=30V，选项B正确。
2. 将u=2202sin100πt V的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数比为
n
1
∶n2=55∶1，R=10Ω，则下列说法正确的是
A．该交流电的频率为100Hz
B．闭合开关S后，电流表的读数为0.22A
C．闭合开关S后，电阻消耗的电功率为1.6W
D．断开开关S后，电流表的读数为0.22A
【参考答案】C
3．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u＝2202sin 100πt(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是( )
A．变压器原、副线圈匝数比为102∶1
B．电流表示数为1 A
C．电流表示数为10 A
D．副线圈中电流的频率为5 Hz
【参考答案】B
【名师解析】由原线圈电压瞬时值表达式可知，原线圈输入电压有效值为220 V，交变电流的
频率f＝1
T
＝
ω
2π
＝50 Hz，D项错；副线圈上灯泡正常发光，说明副线圈输出电压有效值为22 V，
由理想变压器变压规律可知，n
1
n
2
＝
U
1
U
2
＝10，A项错；由灯泡电功率P＝UI可知，通过每只灯泡
的电流为1 A，故副线圈输出电流为10 A，由理想变压器变流规律可知，I
2
I
1
＝10，所以原线圈
中电流的有效值为1 A，B项正确，C项错。
4．(多选)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为11∶1，R＝1 Ω，原线圈允许通过电流的最大值为1 A，副线圈ab两端电压随时间变化图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A．原线圈输入电压的有效值为242 V
B．原线圈两端交变电压的频率为550 Hz
C．副线圈中电流的最大值为11 A
D．为保证电路安全工作，滑动变阻器R′的阻值不得小于1 Ω
【参考答案】AC
5．一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝10∶1。原线圈输入正弦交变电压如图所示，副线圈接入一阻值为22 Ω的电阻。下列说法正确的是( )
A．电阻中交变电流的方向每秒改变100次
B．原线圈中电流的有效值是0.14 A
C．与电阻并联的交流电压表示数是22 V
D．1 min内电阻产生的热量是2.64×103 J
【参考答案】AC
【名师解析】由交变电流电压图象可知其频率f＝50 Hz，而交变电流的方向在每个周期内改变两次，故A项正确；由图象可知，原线圈中正弦交变电流电压最大值为220 2 V，所以有效
值为220 V，由理想变压器变压规律可知，副线圈两端电压有效值U2＝n
2
n
1
U
1
＝22 V，所以电压
表示数为22 V，C项正确；由欧姆定律可知，通过电阻的电流I2＝U
2
R
＝1 A。由理想变压器的
变流规律可知，I1＝n
2
I
2
n
1
＝0.1 A，B错误；由焦耳定律可知，电阻在1 min内产生的热量Q＝
I2
2
Rt＝1.32×103 J，D项错误。
6．如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶5，电阻R1＝R2＝25 Ω，D为理想二极管，原线圈接u＝220 2 si n 100πt(V)的交变电流，则( )
A．交变电流的频率为100 Hz
B．通过R2的电流为1 A
C．通过R2的电流为 2 A
D．变压器的输入功率为200 W
【参考答案】C
7．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表、电流表为理想电表。L1、
L2、L3、L4为四只规格均为“220V，60W”的相同灯泡。如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是：( )
A.电压表的示数为660 V
B.电流表的示数为0.82A
C.ab两点的电压是1045V
D. ab两点的电压是1100V
【参考答案】BC
【命题意图】本题考查了变压器、交变电流图象及其相关知识。
【易错警示】解答此题常见错误有：一是主观臆断的认为四个灯泡都正常发光，原线圈中电流是副线圈中电流的1/3，由U1I1= U2I2，解得U1=3 U2=660V，错选A。而是认为原线圈串联的灯泡两端电压为U灯=220V，得到ab两点的电压是U灯+ U1=220V+880V=1100V，错选D。
8.如图7所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是( )
A.变压器输入功率为484 W
B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3
【参考答案】BD
9.如图1所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正
弦交流电源，
电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A。下列判断正确的是( )
A.原线圈和副线圈的匝数比为2∶1
B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
的示数为0.1 A
C.电流表A
2
的示数为0.4 A
D.电流表A
2
【参考答案】B
【名师解析】由电压表V示数和电流表A
1
的示数可得原线圈中的功率P1＝U1I1，P1＝P2＝I22R，
所以电流表A
2的示数为I2＝
U
1
I
1
R
＝
220×0.2
44
A＝1 A，C、D错误；原线圈和副线圈的匝
数比n
1
n
2
＝
I
2
I
1
＝
5
1
，A错误，B正确。
10. 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3Ω，
1Ω，4Ω，○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
【参考答案】B
【命题意图】本题考查变压器变压公式、功率公式、动态变化及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识分析解决问题的能力。
【易错剖析】解答此题的易错点主要有三：一是把正弦交流电压源看作直接接在变压器原线圈时；二是不能正确运用变压器变压公式、功率公式列出相关方程；三是不能正确解答这些方程。
11、如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡
额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是
A.原、副线圈匝数之比为9:1
B. 原、副线圈匝数之比为1:9
C.此时a 和b 的电功率之比为9:1
D.此时a 和b 的电功率之比为1:9 【参考答案】AD
【名师解析】由于两个灯泡均能正常发光，说明两个灯泡的实际电压等于额定电压。设灯泡的额定电压为U 0，则有变压器副线圈输出电压为U 2=U 0，原线圈输入电压为U 1=U -U 0 =9U 0，由变压器变压公式可得，原、副线圈匝数之比为
12n n
=
129
1
U U ，选项A 正确B 错误。设灯泡a 中的电流为I 1，灯泡b 中的电流为I2，由变压器功率关系，9U 0 I 1= U 0 I 2，解得：I 2=9 I 1，a 和b 的电功率之比为：
a b P P =01
02
U I U I =1:9，选项D 正确C 错误。 考点：考查了理想变压器，电功率的计算
12. 如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则
A. 小灯泡变亮
B. 小灯泡变暗
C. 原、副线圈两段电压的比值不变
D. 通过原、副线圈电流的比值不变 【参考答案】B
考点：变压器
13．如题28-19图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1，L1、L2为两只相同的灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C=10μF。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法中正确的是（）
A．灯泡L1一定比L2暗
B．副线圈两端的电压有效值为12 V
C．因电容器所在支路处于断路状态，故无电流通过二极管
D．二极管D两端反向电压最大值是12
【参考答案】B
14．如题28-20图所示，理想变压器原线圈接交流电源，副线圈接电阻箱R、电容器C和电感器L，下列说法正确的是
A．仅当电阻箱R的阻值变大时，变压器输入功率减小
B．仅当电容器C的正对面积增大时，通过它的电流减小
C．仅当交流电源的频率增大时，通过三个元件的电流都增大
D．仅当在电感线圈L中插入铁芯时，通过它的电流将减小
【参考答案】AD
15. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为
u=202sin100πt（V），氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法正确的是
A. 开关接通后，氖泡的发光频率为50Hz
B. 开关接通后，电压表的示数为100V
C. 开关断开后，电压表的示数不变
D. 开关断开后，变压器的输出功率不变【参考答案】BC
【2019-2020】高考物理理想变压器模型试题(含解析)
【2019-2020】高考物理理想变压器模型试题（含解析） 李仕才 一、理想变压器的几个基本问题 （1）理想变压器的构造、作用、原理及特征。 构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。 作用：在办理送电能的过程中改变电压。 原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。 特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交流电压。 （2）理想变压器的理想化条件及规律 如图所示，在理想变压器的原线圈两端加交流电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势。根据法拉第电磁感应定律，有 ? ?=??= 222111,φ εφεn t n 忽略原、副线圈内阻，有 2211,εε==U U 。 另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同，于是又有 21φφ?=?。 由此便可得理想变压器的电压变化规律为
2 1 21n n U U =。 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有21P P =，而 111U I P =，222U I P =。 于是又得理想变压器的电流变化规律为 1 2 21n n I I =。 由此可见： ①理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因素的差别）。 ②理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想化条件下的新的表现形式。 （3）多组副线圈理想变压器的规律。 如图所示，原线圈匝数为1n ，两个副线圈的匝数分别为1n 、2n 相应的电压分别为1U 、2U 和3U ，相应的电流分别为1I 、2I 和3I 根据理想变压器的工作原理可得 2 1 21n n U U =① 3 1 31n n U U =②可得
理想变压器的工作原理及高考要求
理想变压器的工作原理及高考要求 摘要：学习变压器首先要掌握交流电知识，对交流电的“四值”:最大值、有效值、瞬时值和平均值，瞬时值随时间变化表达式的书写以及由表达式读出周期和频率，理想变压器的电压关系和电流关系，理想变压器的动态问题中个物理量的相互制约关系，远距离输电的过程和降低输电能耗的途径等问题的考查几乎年年出现在高 考试题当中。 关键词：变化器；工作管理；高考要求 1.理想变压器的几点假设： （1）没有漏磁，即通过两绕组每匝的磁通量φ都一样； （2）两绕组中没有电阻：从而没有铜损（即忽略绕组导线中的焦耳损耗）； （3）铁芯中没有铁损（即忽略铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗）；（4）原、副线圈的感抗趋于∞(无穷大），从而空载电流趋于0。满足这些条件的变压器叫做理想变压器。它是实际变压器的抽象,它把实际变压器中的次要因素忽略掉,而紧紧抓住其主要。 理想变压器中：u1=e1=n * δφ/δt u1 为加在线圈两端的电压，e1为线圈中的感生电动势n为线圈匝数。 2.理想变压器的工作原理 2.1结构。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次
级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 2.2工作原理。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。变压器的基本原理是电磁感应。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交变的磁场，铁芯中就有变化的磁通量。由于副线圈也绕在同一铁芯上，这个变化的磁通量同样穿过副线圈，并在副线圈上产生感应电动势。如果副线圈构成闭合回路就会产生交变感应电流。对负载而言，副线圈中的感应电动势相当于电源电动势。如果副线圈的电阻很小，可以近似的认为这个电动势就等于副线圈中两端的电压。 3.高考要求 3.1热点分析。纵观各地高考物理试卷发现，高考对理想变压器这部分知识的考察内容很全面，基本上覆盖了《考试大纲》所列的全部知识点，历年高考命题的热点,主要从变压器的变压原理、变压器的变压比和变流比的运用及定性分析变压器的原、副线圈的两端的电压、电流、功率的相互制约变化关系这几方面出题考查，其
变压器知识点总结
三一文库（https://www.360docs.net/doc/2346293.html,）/总结 〔变压器知识点总结〕 变压器是高中物理中的知识点，今天小编要给大家介绍的便是变压器知识点总结，欢迎阅读！ ▲变压器知识点总结 1.1 什么是变压器? 答：变压器是借助电磁感应，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。 1.2 什么是局部放电? 答：局部放电是指高压电器中的绝缘介质在高压电的作用下，发生在电极之间但未贯通的放电。 1.3 局放试验的目的是什么? 答：发现设备结构和制造工艺的缺陷，例如：绝缘内部局放电场过高，金属部件有尖角;绝缘混入杂质或局部带有缺陷，防止局部放电对绝缘造成损坏。 1.4 什么是铁损? 答：变压器的铁损又叫空载损耗，它属于励磁损耗而与负载无关，它不随负载大小而变化，只要加上励磁电压后就存在，它的大小仅随电压波动而略有变化。包括铁心材料的
磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗三部分。 1.5 什么是铜损? 答：负载损耗又称铜损，它是指在变压器一对绕组中，一个绕组流经额定电流，另一个绕组短路，其他绕组开路时，在额定频率及参考温度下，所汲取的功率。 1.6 什么是高压首端? 答：与高压中部出头连接的2至3个饼，及附近的纸板、相间隔板等叫做高压首端(强调电气连接)。 1.7 什么是高压首头? 答：普通220kV变压器高压线圈中部出头一直到高压佛手叫做高压首头(强调空间位置)。 1.8 什么是主绝缘?它包括哪些内容? 答：主绝缘是指绕组(或引线)对地(如对铁轭及芯柱)、对其他绕组(或引线)之间的绝缘。 它包括：同柱各线圈间绝缘、距铁心柱和铁轭的绝缘、各相之间的绝缘、线圈与油箱的绝缘、引线距接地部分的绝缘、引线与其他线圈的绝缘、分接开关距地或其他线圈的绝缘、异相触头间的绝缘。 1.9 什么是纵绝缘?它包括哪些内容? 答：纵绝缘是指同一绕组上各点(线匝、线饼、层间)之间或其相应引线之间以及分接开关各部分之间的绝缘。 它包括：桶式线圈的层间绝缘、饼式线圈的段间绝缘、
高一物理《变压器》2教案
第四节变压器 【教学目标】 1、了解使用变压器的目的，知道变压器的基本构造，知道理想变压器和实际变压器的区别。 2、知道变压器的工作原理，会用法拉第电磁感应定律解释变压器的变比关系。 3、知道不同种类的变压器。 【教学重点】 变压器的工作原理，互感过程的理解及电压与匝数的关系。 【教学难点】 互感过程的理解，变比关系的推导和理解 【教学方法】 演示、推理、学生实验 【教具】 学生电源、可拆变压器、交流电压表、小灯泡、多用电表（交流电压档） 【教学过程】 引入新课 今天我们要学习的是变压器这一节，在进入新课前，我们来看这样一组数据。 投影：
提问：我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的，但是我国民用供电电压均为220V，怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工作呢？ 回答：用我们今天所要学习的设备――变压器。 演示实验：出示交流电源，用交流电压表（量程10V）测其电压为7V，若想用这个电源来使额定电压为3V的小灯泡正常发光，显然不能直接接电源，我们就可以利用变压器将电源电压降下来后再接灯泡。 现象：灯泡能够正常发光。 这说明变压器是能够改变交流电压的设备。 过渡：为什么变压器会有这样的功能呢？就让我们先从变压器的构造说起。 一、变压器的构造 最典型的变压器是由两个线圈和闭合铁芯构成。 展示可拆变压器，左右各有一个线圈套在铁芯上，其中一个与电源相连的称为原线圈（或初级线圈），另一个与用电器相连的称为副线圈（或次级线圈）。线圈是由绝缘的导线绕制的。闭合的铁芯是由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠加而成的。线圈与铁芯彼此绝缘。 投影：变压器的示意图，原副线圈的匝数一般是不同的，n1和n2分别表示原线圈和副线圈的匝数，U1和U2表示原线圈和副线圈的端电压。 提出疑问：从前面的实验中看到灯泡能够发光，说明副线圈两端是有电压的，但是线圈和铁芯彼此绝缘，不可能将原线圈的电能直接传送到副线圈来，那么这个电压是如何产生的呢？ 其实变压器也是法拉第电磁感应现象的一种应用，我们可以具体来分析变压器是如何工作的。 二、变压器的工作原理 分析：把交变电压加在原线圈上，原线圈中的交变电流产生交变的磁场，将铁芯磁化并在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不但穿过原线圈，也穿过副线圈，所以也在副线圈中激发感应电动势。如果副线圈两端连着用电器，副线圈中就会产生交变电流。这一
理想变压器
理想变压器 理想变压器是实际变压器的理想化模型，是对互感元件的理想科学抽象，是极限情况下的耦合电感。 1．理想变压器的三个理想化条件条件 1 ：无损耗，认为绕线圈的导线无电阻，做芯子的铁磁材料的磁导率无限大。 条件 2 ：全耦合，即耦合系数 条件 3 ：参数无限大，即自感系数和互感系数但满足： 上式中 N 1 和 N 2 分别为变压器原、副边线圈匝数， n 为匝数比。以上三个条件在工程实际中不可能满足，但在一些实际工程概算中，在误差允许的范围内，把实际变压器当理想变压器对待，可使计算过程简化。 2. 理想变压器的主要性能 满足上述三个理想条件的理想变压器与有互感的线圈有着质的区别。具有以下特殊性能。 （1）变压关系 图 4.15 为满足三个理想条件的耦合线圈。由于，所以 因此 图4.15 耦合线圈图 4.16理想变压器模型1 根据上式得理想变压器模型如图4.16所示。 注意：理想变压器的变压关系与两线圈中电流参考方向的假设无关，但与电压极性的
设置有关，若 u1、u2 的参考方向的“+”极性端一个设在同名端，一个设在异名端，如图4.17 所示，此时 u1 与 u2 之比为： （2）变流关系 根据互感线圈的电压、电流关系（电流参考方向设为从同名端同时流入或同时流出）： 则 图 4.17理想变压器模型2 图 4.18理想变压器的变流关系 代入理想化条件：， 得理想变压器的电流关系为： 注意：理想变压器的变流关系与两线圈上电压参考方向的假设无关，但与电流参考方向的设置有关，若i1、i2的参考方向一个是从同名端流入，一个是从同名端流出，如图4.18所示，此时i1与i2之比为：
(完整版)高二物理变压器
变压器、远距离输电 【知识回顾】 一、变压器 1．定义：用来改变交流电压的设备，称为变压器． 说明：变压器不仅能改变交变电流的电压，也能改变交变电流的电流，但是不能改变恒定电流． 2．构造： 变压器由一个闭合铁芯（是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成的）和两个线圈（用绝缘导线绕制）组成的． 原线圈：和交流电源相连接的线圈（匝数为n1）． 副线圈：和负载相连接的线圈（匝数为n2）．许多情况副线圈不只一个． 二、理想变压器 1．理想变压器是一种理想模型．理想变压器是实际变压器的近似．理想变压器有三个特点： （1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样．每匝线圈中所产生感应电动势相等． （2）线圈绕组的电阻不计，无能损现象． （3）铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象． 说明：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，本章研究的变压器可当作理想变压器处理． 2．理想变压器的变压原理 变压器工作的原理是互感现象，互感现象即是变压器变压的成因．当变压器原线圈上加上交变电压，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势．如果副线圈电路是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量．这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象． 在变压器工作时，由于原、副线圈使用同一个铁芯，因而穿过原、副线圈（每匝）的磁通量Φ及磁通量的变化率均相同，在原、副线圈产生的感应电动势与它们的匝数成正比． 3．能量转换：变压器是把电能转化为磁场能又把磁场能转化为电能的装置．
一理想变压器原
分类练习10----交变电流 一、单选题 1、一理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图所示。副线圈仅接入一个10 Ω的电阻。则D(08北京卷) A ．流过电阻的电流是20 A B ．与电阻并联的电压表的示数是100 2 V C ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D ．变压器的输入功率是1×103W 2、一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R 。设原线圈的电流为I 1，输入功率为P 1，副线圈的电流为I 2，输出功率为P 2。当R 增大时 A ．I 1减小，P 1增大 B ．I 1减小，P 1减小 B(08天津卷) D ．I 2增大，P 2减小 D ．I 2增大，P 2增大 3、如图a 所示，一矩形线圈abcd 放置在匀 强磁场 中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO′以角速 度ω逆时针匀速转动。若以线圈平面与磁场夹角45θ? ＝时（如图b ）为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电 流方向为正。则下列四幅图中正确的是D （08宁夏卷） 4、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动。产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R ＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下 列说法正确的是C （08广东卷） A ．交变电流的周期为0.125 B ．交变电流的频率为8Hz C ．交变电流的有效值为2A D ．交变电流的最大值为4A 5、电阻R 1、R 2交流电源按照图1所示方式连接，R 1=10Ω，R 2=20Ω。 合上开关后S 后，通过电阻R 2的正弦交变电流i 随时间t 变化的情 况如图2所示。则B （07北京卷） A ．通过R 1的电流的有效值是1.2A B ．R 1两端的电压有效值是6V
高中物理：变压器练习题
高中物理：变压器练习题 1.如图所示四个电路,能够实现升压的是( ) 【解析】选D。变压器只能对交变电流变压,不能对直流电变压,故A、B错误。由于电压与线圈匝数成正比,所以D项能实现升压。 2.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( ) A.U=66V,k= B. U=22V,k= C.U=66V,k= D.U=22V,k= 【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析： (1)掌握变压器的功率、电压、电流关系。 (2)根据变压器的匝数比推出原、副线圈的电流比,求得k值。 (3)根据变压器的电压关系和电路的特点求得电压。 【解析】选A。由于变压器的匝数比为3∶1,可得原、副线圈的电流比为1∶3,根据 P=I2R可知原、副线圈中电阻R的功率之比k=,由=,其中U 2=U,则U 1 =3U,结合原、 副线圈的电流比为1∶3,可得原线圈中电阻R上的电压为,所以有3U+=220V,得
U=66V,故选项A正确。 【补偿训练】如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交流电源两端的电压—时间图 像。原、副线圈匝数比n 1∶n 2 =10∶1,串联在原线圈电路中的交流电流表的示数为1A, 则( ) A.变压器原线圈所接交流电压的有效值为311 V B.变压器输出端所接电压表的示数为22V C.变压器输出端交变电流的频率为50 Hz D.变压器的输出功率为220W 【解析】选C。变压器原线圈所接交流电压的有效值为U 1 =V=220 V,选项A错误； 变压器输出端所接电压表的示数为U 2=U 1 =×220V=22 V,选项B错误；变压器输 出端交变电流的频率为f=Hz=50 Hz,选项C正确；变压器的输出功率等于输入功 率,P=U 1I 1 =220×1W=220 W,选项D错误。故选C。 3.(多选)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为滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是( )
高中物理-理想变压器的原理和制约关系练习
高中物理-理想变压器的原理和制约关系练习一、选择题 1．如图所示为理想变压器，三个灯泡L 1、L 2 、L 3 都标有“6V，6W”，L4标有“6V，12W”，若它 们都能正常发光，则变压器原、副线圈匝数比n1 ∶n2和ab间电压分别为 A．2 ∶1，24V B．2 ∶l，30V C．1 ∶2，24V D．1∶2，30V 【参考答案】B 【名师解析】L2、L3 并联后与 L4 串联，灯泡正常发光．说明副线圈电压为U2=12V；副线圈功率为P2=6W+6W+12W=24W，根据P2= U2 I2得I2=2A.。根据变压器的输入的功率和输出的功率相等，P2= P1=U1I1，而I2=2I1，所以U1=24V；根据变压器变压公式，电压与匝数成正比，得n1 ∶n2= U1 ∶U2=2 ∶l，所以Uab=U1+U L1=(24+6)V=30V，选项B正确。 2. 将u=2202sin100πt V的电压输入如图所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数比为 n 1 ∶n2=55∶1，R=10Ω，则下列说法正确的是 A．该交流电的频率为100Hz B．闭合开关S后，电流表的读数为0.22A C．闭合开关S后，电阻消耗的电功率为1.6W D．断开开关S后，电流表的读数为0.22A
【参考答案】C 3．如图所示，将理想变压器原线圈接入电压随时间变化规律为u＝2202sin 100πt(V)的交流电源上，在副线圈两端并联接入规格为“22 V,22 W”的灯泡10个，灯泡均正常发光。除灯泡外的电阻均不计，下列说法正确的是( ) A．变压器原、副线圈匝数比为102∶1 B．电流表示数为1 A C．电流表示数为10 A D．副线圈中电流的频率为5 Hz 【参考答案】B 【名师解析】由原线圈电压瞬时值表达式可知，原线圈输入电压有效值为220 V，交变电流的 频率f＝1 T ＝ ω 2π ＝50 Hz，D项错；副线圈上灯泡正常发光，说明副线圈输出电压有效值为22 V， 由理想变压器变压规律可知，n 1 n 2 ＝ U 1 U 2 ＝10，A项错；由灯泡电功率P＝UI可知，通过每只灯泡 的电流为1 A，故副线圈输出电流为10 A，由理想变压器变流规律可知，I 2 I 1 ＝10，所以原线圈 中电流的有效值为1 A，B项正确，C项错。 4．(多选)如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为11∶1，R＝1 Ω，原线圈允许通过电流的最大值为1 A，副线圈ab两端电压随时间变化图像如图乙所示。则下列说法正确的是( )
高中物理试题：变压器
变压器专题练习题 1.对于理想变压器下，下列说法中正确的是 ( ) A.原线圈的输入功率，随副线圈输出功率增大而增大 B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大 C.原线圈的电压，不随副线圈输出电流变化而变化 D.当副线圈电流为零时，原线圈电压为零 2.一个正常工作的理想变压器原副线圈中，下列哪个物理量不一定相等 ( ) A.交流的频率 B.电流的有效值 C.电功率 D.磁通量的变化率 3.如图所示，理想变压器的输入端电压 u=311 sin100 πt(V) ，原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中电流表读数为 2 A ，则 ( ) A.电压表读数为 220 V B.电压表读数为 22 V C.变压器输出功率为 44 W D.变压器输入功率为 440 W 4.如图所示， M 为理想变压器，电源电压不变，当变阻器的滑动头 P 向上移动时，读数发生变化的电表是 ( ) A.A1 B.A2 C.V1 D.V2 5.图所示，为理想变压器所接电源电压的波形，已知原，副线圈的匝数之比 n1: n2=10:1 ，串联在原线圈电路中的电流表的示数为1 A ，下列说法正确的为 ( ) A.变压器输出端所接电压表的示数为 222 V B.变压器的输出功率为 220 W
C.若 n1=100 匝，则穿过变压器每匝副线圈的磁通量的变化率的 最大值为 2.2 2Wb/s D.变压器输出的交流电的方向，每秒钟改变 100 次 6.如图所示，一理想变压器初次级线圈的匝数比为3:1，次级接 三个相同的灯泡，均能正常发光，初级线圈中串有一个相同的灯泡L， 则 ( ) A.灯L也能正常发光 B.灯L比另三灯都暗 C.灯L将会被烧坏 D.不能确定 7.图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压 器的铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量 都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知圈1、2的 匝数之比为N1:N2=2:1，在不接负载的情况下 ( ) A.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为110V B.当线圈1输入电压220V，线圈2输出电压为55V C.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为220V D.当线圈2输入电压为110V时，线圈1电压为110V 8.如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原线 圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况 下，为了使变压器输入功率增大，可使 ( ) A.原线圈匝数n1增加 B.副线圈匝数n2增加 C.负载电阻R的阻值增大 D.负载电阻R的阻值减小 9.一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正 常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1 和P2，已知n1＞n2，则（） A.U1＞U2，P1＜P2 B.P1=P2，I1＜I2 C.I1＜I2，U1＞U2 D.P1＞P2，I1＞I2
理想变压器特性及与等效电路的分析
理想变压器特性及与等效电路的分 析 理想变压器特性及与等效电路的分析 谭阳红1，汪沨1，陈五立2 （1.湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082； 2.湖南信息学院，湖南长沙410151） 摘要：作为电路理论的重要内容，理想变压器的教学重点通常在于理想变压器特性方程及其运用，不涉及磁路分析，这导致学生在分析多绕组变压器时错误运用特性方程。本文以双绕组和三绕组变压器为例，就磁路形式对理想变压器方程的影响进行分析，导出理想变压器特性方程。在此基础上，得到其阻
抗变换的统一表达式，并得到不同情况下的实际变压器等效电路，对理想变压器的教学有一定的指导作用。 关键词：理想变压器；特性方程；等效电路 基金项目：本文受国家自然基金及51107034、湖南省自然科学基金资助项目、中央高校基金和湖南省教改课题的资助 器是电路理论教学中的重要部分。在教学过程中，教学重点往往变压器理想化的条件、掌握特性方程及其运用。但是，很多学生在分析多绕组变压器时觉得无所适从，甚至错误运用理想变压器的特性方程。要理解磁路对理想变压器特性方程的影响，必须明确理想化的条件和特性方程的获得方法。 二、双绕组理想变压器特性方程 利用磁路定理来理解理想变压器的特性，只需用以下定律：磁路的基尔霍夫第一定律即磁通连续性原理和磁路的基尔霍夫第二定律，即安培环路定律。
1.双绕组理想变压器电压方程。考虑如下的变压器（图1（a）所示），设变压器初次级的原边和副边匝数分别为Np和Ns，电流为ip 蓸t 蔀、is 蓸t 蔀，铁芯磁导率μ趋近于无穷大，即没有漏磁，磁感应强度全部集中于铁芯。 变压器的初、次级磁链相等，设为ψm。很明显： 四、结语 本文的分析表明，变压器的特性方程与磁路形式密切相关。在理想变压器的教学中，采用磁路的分析方法，只有如此，学生才能牢固掌握理想变压器特性方程的本质。 参考文献：
高中物理之变压器知识点
高中物理之变压器知识点 理想变压器是高中物理中的一个理想模型，它指的是忽略原副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器。实际生活中，利用各种各样的变压器，可以方便的把电能输送到较远的地区，实现能量的优化配置。在电能输送过程中，为了达到可靠、保质、经济的目的，变压器起到了重要的作用。 变压器 理想变压器的构造、作用、原理及特征 构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器。 作用：在输送电能的过程中改变电压。 原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。 特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压。 理想变压器的理想化条件及其规律 在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：
忽略原、副线圈内阻，有U1＝E1，U2＝E2 另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 ，由此便可得理想变压器的电压变化规律为。在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有P1=P2 而P1=I1U1，P2=I2U2，于是又得理 想变压器的电流变化规律为 由此可见： （1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别。） （2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式。 规律小结 （1）熟记两个基本公式 即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数
高中物理-理想变压器
理想变压器 变压器 变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电点压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。 理想变压器 理想变压器指的是没有功率损耗的变压器。实际的变压器工作时，或多或少都是有功率损耗的。 理想变压器公式 设，原线圈（初级线圈）的功率P1，电压U1，电流I1，匝数N1； 副线圈（次级线圈）的功率P2，电压U2，电流I2，匝数N2； 理想变压器公式满足： P1=P2（理想变压器功率守恒） U1：U2=N1：N2（理想变压器电压之比与线圈匝数成正比） I1：I2=N2：N1（理想变压器电流之比与线圈匝数成反比） 一般定义n=N2/N1，n称为变比，也称匝比。 注：当有两个副线圈时，P1=P2+P3，U1/N1=U2/N2=U3/N3，电流则须利用电功率的关系式去求，有多个时，依此类推。
上述多个副线圈只做定性分析，定量计算已被高考大纲删除。 理想变压器的种类 在高中领域，只涉及到两类变压器，即升压理想变压器与降压理想变压器。 当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高（U1＜U2），这种变压器称为升压变压器。 当N1>N2时，U1>U2，该变压器为降压变压器。 理想变压器的工作原理 变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时，铁心中便产生交变磁通，交变磁通用φ表示。 由法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈中的感应电动势为： U1=-N1dφ/dt U2=-N2dφ/dt 式中N1、N2为原、副线圈的匝数。显然可以推导本文上文所述的理想变压器的所有公式。 变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。 变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。 理想变压器解题须知
高二物理 变压器典型例题解析
【*例1】一只电阻、一只电容器、一只电感线圈并联后接入手摇交流发电机的输出端．摇动频率不断增加，则通过它们的电流I R、I C、I L如何改变 [ ] A．I R不变、I C增大、I L减小 B．I R增大、I C增大、I L减小 C．I R增大、I C增大、I L不变 D．I R不变、I C增大、I L不变 解答：应选C． 点拨：手摇发电机的磁场、线圈形状和匝数都是不变的，输出电压与频率成正比．纯电阻电路中，电阻R与频率无关，I R＝U/R，所以I R与频率成正比；纯电容电路中，容抗X C＝1/2πfC，I C＝U/X C＝2πfCU，与频率的二次方成正比；纯电感电路中，X L＝2πfL，I L＝U/X L＝U/2πfL，与频率无关． 【例2】图18－17为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有“12V 100W”的灯泡上．已知变压器初、次级线圈匝数之比为18∶1，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为________V，电流表读数为________A． 解答：由公式U1/U2＝n1/n2，得U1＝U2n1/n2＝216(V)； 因理想变压器的初、次级功率相等， 所以I1＝P1/U1＝P2/U2＝0.46(A) 即电压表、电流表读数分别为216V、0.46A． 点拨：分析理想变压器问题时应注意正确应用电压关系和电流关系、特别是初、次级功率相等的关系． 【例3】如图18－18所示，甲、乙两电路是电容器的两种不同的接法，它们各在什么条件下采用？应怎样选择电容器？
点拨：关键是注意容抗与交流电的频率成反比．甲应是电容较大的电容器，乙应是电容较小的电容器． 参考答案 甲是电容较大的电容器通交流，阻直流、乙是电容较小的电容器通直流，去掉交流． 【例4】如图18－19所示，理想变压器的两个次级线圈分别接有“24V 12W”、“12V 24W”的灯泡，且都正常发光，求当开关断开和闭合时，通过初级线圈的电流之比． 点拨：关键是初、次级功率始终相等． 参考答案：1∶3． 跟踪反馈 1．如图18－20所示，一平行板电容器与一个灯泡串联，接到交流电源上，灯泡正常发光，下列哪种情况可使灯泡变暗 [ ] A．在电容器两极间插入电介质 B．将电容器两板间的距离增大 C．错开电容器两极的正对面积 D．在电容器两极间插入金属板(不碰及极板) 2．关于电子电路中的扼流圈，下列说法正确的是 [ ] A．扼流圈是利用电感线圈对交流的阻碍作用来工作的 B．高频扼流圈的作用是允许低频交流通过，而阻碍高频交流通过
理想变压器与实际变压器
理想变压器与实际变压器 摘要：变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件。理想变压器，是指没有损耗的变压器，就是一二次线圈的电阻可以忽略，其漏电感可以忽略，铁心损耗可以忽略，这就相当于是一个电压可变但是内阻为零的电源，它没有内阻压降。但理想变压器与实际变压器存在一定的差距，在某些条件下，这种差距还相当大，以致个别公式并不适用。 关键词：理想变压器，实际变压器，电磁感应，电流互感器。 0引言 近几年，为适应国家在城乡电网改造的需求，发展了一批新型、优质的配电变压器，使配电网络的变压器装备更趋先进，供电更可靠，农村用电更趋低价。近年发展的配电变压器的损耗值在不断下降，尤其空载损耗值下降更多，这主要归功于磁性材料导磁性能的改进，其次是导磁结构铁心型式的多样化。如较薄高导磁硅钢片或非晶合金的应用，阶梯接缝全斜结构铁心、卷铁心(平面型、立体型)、退火工艺的应用等。在降低损耗的同时也注意噪声水平的降低。在干式配电变压器方面又将局部放电试验列为例行试验，用户又对局部放电量有要求，作为干式配电变压器运行可靠性的一项考核指标，这比国际电工委员会规定的现行要求要严格。因此，在现有基础上预测我国各类配电变压器的发展趋势，推动配电变压器进一步发展应是一件比较重要工作。 1分析理想变压器 1.1 理想变压器的定义 理想变压器，是指没有损耗的变压器，就是一二次线圈的电阻可以忽略，其漏电感可以忽略，铁心损耗可以忽略，这就相当于是一个电压可变但是内阻为零的电源，它没有内阻压降。 1.2理想变压器的四个理想化条件 ①无漏磁通，即Φs1=Φs2=0,耦合系数K=1,为全耦合，故有Φ11=Φ21,Φ22=Φ12。 ②不消耗能量(即无损失),也不贮存能量。 ③初次级线圈的电感均为无穷大，即L1→∞，L2→∞，但为有限值。证明如下：即 在全耦合(K=1)时，两线圈的电感之比，是等于其匝数平方之比，亦即每个线 圈的电感都是与自己线圈匝数的平方成正比。 ④因有K=1,L1→∞，L2→∞，故有→∞。 1.3描述理想变压器的电动势平衡方程式 e1(t) = -N1 d φ/dt e2(t) = -N2 d φ/dt 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有 不计铁心损失，由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系。
2020高考物理复习 专题10交变电流和变压器(解析版)
专题10 交变电流和变压器 1．（2020届河南省焦作市高三第三次模拟）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1 ：n 2＝1 ：2，原线圈接电压恒定的正弦交流电，R 1为定值电阻，R 2为滑动变阻器，已知滑动变阻器R 2的最大阻值为定值电阻R 1的5倍。在滑动变阻器滑片从中点缓慢向上滑动的过程中，下列说法正确的是（ ） A ．变压器原、副线圈中的电流之比始终为2 ：1 B ．定值电阻R 1消耗的功率逐渐增大 C ．滑动变阻器R 2消耗的功率先增大后减小 D ．变压器副线圈两端的电压逐渐增大 【答案】ACD 【解析】变压器原、副线圈中的电流之比之和匝数比有关，匝数不变，电流之比不变，A 正确；设输 入的交流电有效值为U,原线圈中的电流为I ，根据1221I n I n =可知，副线圈中的电流为12 I ，副线圈两端 的电压为212IR ，原线圈两端电压为214IR ，则121 4 U IR IR =+，当滑动变阻器向上移动时，2R 增大，根据 121 4 U IR IR =+，可知当原线圈中的电流变小，因此电阻1R 消耗的功率变小，B 错误；滑动变阻器2 R 消耗的功率为2 222111124U U P UI I R R I R R ??=-=--+ ?? ?，因此当12U I R =，即214R R =时，2R 消耗功率最大，所以当滑动变阻器滑片从中点缓慢向上滑动时，2R 消耗的功率先变大后变小，C 正确；滑动变阻器滑片从中点缓慢向上滑动时，电阻逐渐变大，所以变压器副线圈两端的电压逐渐增大，D 正确。故选ACD 。 2．（2020届河南省十所名校高三阶段性测试）如图所示的电路中，变压器为理想变压器，定值电阻
(完整版)变压器的动态分析(有答案)
o r s o 对变压器动态分析的考查 1、 如图所示，某理想变压器的原线圈接一交流电，副线圈接如图所示电路，开关S 原来闭合，且R 1＝R 2.现将S 断开，那么交流电压表的示数U 、交流电流表的示数I 、电阻 R 1上的功率P 1及该变压器原线圈的输入功率P 的变化情况正确的是 ( ) A ．U 增大 B ．I 增大 C ．P 1减小 D ．P 减小 答案 AD 解析 开关S 由闭合到断开时，负载的总电阻变大，变压器的输出电压U 2不变，则输出电流I 2变小，R 上的电压变小，R 1上的电压U 变大，电阻R 1上的功率 P 1＝＝，R 1不变，U 变大，则P 1增大，故A 正确，C 错误．由电流与匝数的关U 2R 1 R 1U 2 R 1系可知电流表的示数I 减小，B 错误．输出功率P 出＝I 2U 2，U 2不变，I 2减小，则P 出减小，输入功率等于输出功率，所以D 正确．2、(2012·福建理综·14)如图所示，理想变压器原线圈输 入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是 ( ) A ．I 1和I 2表示电流的瞬时值 B ．U 1和U 2表示电压的最大值 C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大 D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 1变小 解析 电路中交流电表的示数为有效值，故A 、B 项均错误；P 向下滑动过程中，R 变小，由于交流电源和原、副线圈匝数不变，U 1、U 2均不变，所以I 2＝变大，由 U 2 R 0＋R ＝，得I 1＝I 2变大，故C 项正确，D 项错误．I 1 I 2n 2 n 1n 2n 1答案 C 3、 如图甲所示，T 为理想变压器，原、副线圈匝数比为10∶1，副线圈所接电路中，电压 表V 1、V 2和电流表A 1、A 2都为理想电表，电阻R 1＝4 Ω，R 2＝6 Ω，R 3的最大阻值为
互感和理想变压器
第八章 含耦合电感和理想变压器的电路分析 本章学习耦合电感元件和理想变压器元件，它们属于多端元件。实际电路中，如收音机、电视机中使用的中周、振荡线圈，整流电路中使用的变压器等都是耦合电感元件与变压器元件。 §8－1耦合电感的伏安关系 一、磁链和电感量 当L 通过i 产生磁通?，对N 匝线圈产生的磁链为：?ψN =，定义自电感：i N i L ? ψ == 。 关联条件下，电感两端的电压：dt di L dt d dt d N u ===ψ? 二、互感：见P.195图8－1 1．若线圈1中通以变化电流i 1： 11?：自感磁通；21?：互感磁通(耦合磁通) 一般地，2111??≥。当2111??=，全耦合。 自感磁链：11111?ψN = 1 11 1i L ψ= ?～自感量 互感磁链：21221?ψN = 1 21 21i M ψ= ?～互感量 2．若圈2中通以变化的电流i 2： 22?：自感磁通；12?：互感磁通(耦合磁通) 一般地，1222??≥。当1222??=，全耦合。 自感磁链：22222?ψN = 2 22 2i L ψ= ?～自感量 互感磁链：12112?ψN = 2 12 12i M ψ= ?～互感量 通过电磁场理论可以证明： 02112≥==M M M 3．互感电压的产生 当线圈1通变化的电流1i ，在线圈2产生互感磁链21ψ，从而产生感应电压，称为互感电压，记作：u 21。 dt di M dt d u 1212121== ψ u 21与21ψ之间符合右手螺旋法则。 同理，当线圈2通电流，在线圈1产生互感磁链12ψ，从而产生感
应电压，称为互感电压，记作：u 12。 dt di M dt d u 2121212== ψ u 12与12ψ之间符合右手螺旋法则。 注意：1) u 12、u 21的实际方向与两线圈的绕向有关； 2) 若感应线圈两端接上负载，将有电流流过。 三、耦合系数 由于互感磁通只是总磁通的一部分，互感磁通与自感磁通的比值<1。两线圈靠得越近，k 就越接近于1。一般用1121??和22 12?? 的几何平均值表征这一耦合程度，称为耦合系数k 。 2 122121121L L M k = ?= ???? (推导见P.196) 1111i L =ψ ，121Mi =ψ；2222i L =ψ ，212Mi =ψ ∴ 12 1≤=L L M k 当1=k 时，称为全耦合；当0=k 时，称为无耦合。 一般地：传输功率或信号(或变压器)，K 值越大越好；仪表间的磁场干扰，K 值越小越好，必要时要加以屏蔽。 四、互感电压 对于两个相耦合的线圈，一个线圈的电流发生变化，将在另一线圈上产生感应电压，互感电压的大小为： u M di dt 211= ，dt di M u 212= 由于互感磁通与自感磁通有彼此加强或削弱两种情况，因此在同 一线圈上的互感电压与自感电压可能彼此相加，也可能彼此相减。这与两个线圈的相对绕向、位置和电流参考方向有关。 当两个施感电流同时作用： ???±=±=21222 12 111u u u u u u 1．u 21与?21“关联方向”时：P.196 图8－2A 有： u L di dt M di dt 11 12=+ u L di dt M di dt 2221=+
高中物理 知识点考点解析含答案 知识讲解 变压器 基础
变压器 【学习目标】 1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。 2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。 3．知道升压变压器、降压变压器概念。 4．会用1 122 U n U n =及1122I U I U =（理想变压器无能量损失）解题。 5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。 6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。 7．会计算电能输送的有关问题。 8．了解科学技术与社会的关系。 【要点梳理】 要点一、 变压器的原理 1．构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成，两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。是用来改变交流电压的装置（单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示）。 2．工作原理 变压器的变压原理是电磁感应。如图所示，当原线圈上加交流电压U 时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能。 要点诠释： （1）在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。 （2）互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能
向磁场能再到电能的转化。 （3）变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。 要点二、 理想变压器的规律 1．理想变压器 没有漏磁（磁通量全部集中在铁芯内）和发热损失（原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计）的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。 要点诠释： （1）因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此，理想变压器的输入功率等于输出功率。 （2）实际变压器（特别是大型变压器）一般都可以看成是理想变压器。 2．电压关系 根据知识点一图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为12n n 、，原线圈两端加交变电压1U ，通过闭合铁芯的磁通量发生改变。由于穿过原、副线圈的磁通量变化率相同，在原、副线圈两端分别产生感应电动势12E E 、，由法拉第电磁感应定律得11ФE n t ?=?，22ФE n t ?=?，于是有1122E n E n =。 对于理想变压器，不考虑原、副线圈的电压损失，则11U E =，22U E =，即 1122U n U n =。同理，当有几组副线圈时，则有 312123U U U n n n ===L 要点诠释： （1）1122 U n U n =，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。 （2）据 1122U n U n =知，当21n n ＞时，21U U ＞，这种变压器称为升压变压器；当21n n ＜时，21U U ＜，这种变压器称为降压变压器。 （3）变压器的电动势关系、电压关系是有效值（或最大值）间的关系。 3．功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，P P =入出。 4．电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时：1122I U I U =，得122211I U n I U n ==；