交流电变压器

高二物理学案:

变压器

寄语:只有经历过地狱般的折磨,才有征服天堂的力量。

学习目标:

1.了解变压器的基本构造,知道变压器为什么能够改变交流电压。

2.通过实验和理论探究,总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系。

3.了解几种常见的变压器类型及其应用。

知识要点:

1. 变压器是由 和 组成.一个线圈跟电源连接,叫 线圈(或 线圈),另一个线圈跟负载连接,叫 线圈(或 线圈).两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.

变压器的结构示意图和符号,如下图所示:

2.理想变压器是忽略了_________、_________和_______________的变压器。

3.变压器工作的原理是 现象.

4.能量转换:变压器是把电能转化为 ;又把磁场能转化为 的装置.

5.理想变压器的基本关系

(1)输出功率 输入功率,即:P出 P入,U1I1 U2I2.

(2)原副线圈两端的电压跟匝数成 ,即: .

(3)原副线圈中的电流跟匝数成 (仅限一个副线圈),即: .

(4)原副线圈的交变电流的周期T和频率f .

6.变压器能改变直流电压吗?为什么?

典型例题

例1.下列有关理想变压器的说法正确的是 ( )

A.原、副线圈中交变电流的频率一定相等

B.原线圈的导线比副线圈导线细

C.穿过原、副线圈的磁通量的变化率一定相等

D.副线圈的输出功率和原线圈的输入功率一定相等

E.变压器是一种能够改变交流电压的设备

F.凡是能改变交流电压的设备,都是变压器

G.负载空载时,原线圈中的电流为零

H. 当副线圈空载时,原线圈上的电压为零

I.原线圈中输入功率随着副线圈中的负载阻值增大而增大

J.原线圈中的输入电流随着副线圈中的输出电流的增大而增大

例2.如下图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,副线圈匝数n2=220匝,交流电源的电压u=2202sin 100πt V,电阻R=44 Ω,电压表、电流表为理想电表,则下列说法错误的是( )

A.交流电的频率为50 Hz

B.电流表A1的示数为0.2 A

C.电流表A2的示数为2 A

D.电压表的示数为44 V

例3.如图所示为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,则 ( )

A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大

B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗功率减小

C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大

D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大

巩固练习

1.理想变压器的原线圈的匝数为110匝,副线圈匝数为660匝,若原线圈接在6 V的电池上,则副线圈两端电压 ( )

A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V

2.一台变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( )

A. 36匝 B. 72匝 C. 720匝 D. 1440匝

3.一个理想变压器,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

4.理想变压器的副线圈两端接一只负载电阻,为了使电阻的功率变为原来的1/4,以下办法可行的是( )

A.使输入电压降为原来的1/4

B.使副线圈的匝数增为原来的2倍

C.使原线圈的匝数增为原来的2倍

D.使负载电阻的阻值增为原来的2倍

5.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

6. (2008高考) 如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的。V1和V2 为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是( )

A.U2变小、I3变小

B.U2不变、I3变大

C.I1变小、I2变小

D.I1变大、I2变大

7.如右图所示,M是一小型理想变压器,接线柱a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电阻随着温度的升高而减小,电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流,电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R3为一定值电阻.当传感器R2所在处出现火警时,以下说法中正确的是( )

A.A1的示数不变,A2的示数增大

B.A1的示数增大,A2的示数增大

C.V1的示数增大,V2的示数增大

D.V1的示数不变,V2的示数减小

8.(2011山东).为保证用户电压稳定在220V,变电所需适时进行调压,图甲为变压器示意图。保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某此检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 ( ) A.u2=2sin(50πt)V B.u2=2sin(100πt)V

C.为使用户电压稳定在220V,应将P适当下移

D.为使用户电压稳定在220V,应将P适当上移

9.(2011新课标理综)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则( )

10.(09年江苏)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=100πtV 氖泡在两端电压达到100V时开始发光,下列说法中正确的有

A.开关接通后,氖泡的发光频率为100Hz

B.开关接通后,电压表的示数为100 V

C.开关断开后,电压表的示数变大

D.开关断开后,变压器的输出功率不变

11.在图所示的电路中,理想变压器的变压比为2∶1,四个灯泡完全相同,额定电压为U,若已知灯泡L3和L4恰能正常工作,那么 ( )

A.L1和L2都能正常工作

B.L1和L2都不能正常工作

C.所加电源两端的电压为2U

D.条件不足,无法判断

11.如图所示为两个互感器,在图中圆圈内a、b表示电表,已知电压比为100,电流比为

10.电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,则 ( )

A.a为电流表,b为电压表

B.a为电压表,b为电流表

C.线路输送电功率是2200W

D.线路输送电功率是2.2×10W

13.如图中所示,理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比 n1∶n2=2∶1,交流电源电压U1=220 V,F为熔断电流为I0=1.0 A的保险丝,负载为一可变电阻。

(1)当电阻R=100 Ω时,保险丝能否被熔断?

(2)要使保险丝不被熔断,电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?

6

高二物理学案:

变压器

寄语:只有经历过地狱般的折磨,才有征服天堂的力量。

学习目标:

1.了解变压器的基本构造,知道变压器为什么能够改变交流电压。

2.通过实验和理论探究,总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系。

3.了解几种常见的变压器类型及其应用。

知识要点:

1. 变压器是由 和 组成.一个线圈跟电源连接,叫 线圈(或 线圈),另一个线圈跟负载连接,叫 线圈(或 线圈).两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.

变压器的结构示意图和符号,如下图所示:

2.理想变压器是忽略了_________、_________和_______________的变压器。

3.变压器工作的原理是 现象.

4.能量转换:变压器是把电能转化为 ;又把磁场能转化为 的装置.

5.理想变压器的基本关系

(1)输出功率 输入功率,即:P出 P入,U1I1 U2I2.

(2)原副线圈两端的电压跟匝数成 ,即: .

(3)原副线圈中的电流跟匝数成 (仅限一个副线圈),即: .

(4)原副线圈的交变电流的周期T和频率f .

6.变压器能改变直流电压吗?为什么?

典型例题

例1.下列有关理想变压器的说法正确的是 ( )

A.原、副线圈中交变电流的频率一定相等

B.原线圈的导线比副线圈导线细

C.穿过原、副线圈的磁通量的变化率一定相等

D.副线圈的输出功率和原线圈的输入功率一定相等

E.变压器是一种能够改变交流电压的设备

F.凡是能改变交流电压的设备,都是变压器

G.负载空载时,原线圈中的电流为零

H. 当副线圈空载时,原线圈上的电压为零

I.原线圈中输入功率随着副线圈中的负载阻值增大而增大

J.原线圈中的输入电流随着副线圈中的输出电流的增大而增大

例2.如下图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,副线圈匝数n2=220匝,交流电源的电压u=2202sin 100πt V,电阻R=44 Ω,电压表、电流表为理想电表,则下列说法错误的是( )

A.交流电的频率为50 Hz

B.电流表A1的示数为0.2 A

C.电流表A2的示数为2 A

D.电压表的示数为44 V

例3.如图所示为一理想变压器,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑动触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,则 ( )

A.保持U1及P的位置不变,K由a合到b时,I1将增大

B.保持U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗功率减小

C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑,I1将增大

D.保持P的位置不变,K合在a处,若U1增大,I1将增大

巩固练习

1.理想变压器的原线圈的匝数为110匝,副线圈匝数为660匝,若原线圈接在6 V的电池上,则副线圈两端电压 ( )

A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V

2.一台变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( )

A. 36匝 B. 72匝 C. 720匝 D. 1440匝

3.一个理想变压器,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

4.理想变压器的副线圈两端接一只负载电阻,为了使电阻的功率变为原来的1/4,以下办法可行的是( )

A.使输入电压降为原来的1/4

B.使副线圈的匝数增为原来的2倍

C.使原线圈的匝数增为原来的2倍

D.使负载电阻的阻值增为原来的2倍

5.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

6. (2008高考) 如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的。V1和V2 为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是( )

A.U2变小、I3变小

B.U2不变、I3变大

C.I1变小、I2变小

D.I1变大、I2变大

7.如右图所示,M是一小型理想变压器,接线柱a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电阻随着温度的升高而减小,电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流,电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R3为一定值电阻.当传感器R2所在处出现火警时,以下说法中正确的是( )

A.A1的示数不变,A2的示数增大

B.A1的示数增大,A2的示数增大

C.V1的示数增大,V2的示数增大

D.V1的示数不变,V2的示数减小

8.(2011山东).为保证用户电压稳定在220V,变电所需适时进行调压,图甲为变压器示意图。保持输入电压u1不变,当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某此检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是 ( ) A.u2=2sin(50πt)V B.u2=2sin(100πt)V

C.为使用户电压稳定在220V,应将P适当下移

D.为使用户电压稳定在220V,应将P适当上移

9.(2011新课标理综)如图,一理想变压器原副线圈的匝数比为1:2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则( )

10.(09年江苏)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=100πtV 氖泡在两端电压达到100V时开始发光,下列说法中正确的有

A.开关接通后,氖泡的发光频率为100Hz

B.开关接通后,电压表的示数为100 V

C.开关断开后,电压表的示数变大

D.开关断开后,变压器的输出功率不变

11.在图所示的电路中,理想变压器的变压比为2∶1,四个灯泡完全相同,额定电压为U,若已知灯泡L3和L4恰能正常工作,那么 ( )

A.L1和L2都能正常工作

B.L1和L2都不能正常工作

C.所加电源两端的电压为2U

D.条件不足,无法判断

11.如图所示为两个互感器,在图中圆圈内a、b表示电表,已知电压比为100,电流比为

10.电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,则 ( )

A.a为电流表,b为电压表

B.a为电压表,b为电流表

C.线路输送电功率是2200W

D.线路输送电功率是2.2×10W

13.如图中所示,理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比 n1∶n2=2∶1,交流电源电压U1=220 V,F为熔断电流为I0=1.0 A的保险丝,负载为一可变电阻。

(1)当电阻R=100 Ω时,保险丝能否被熔断?

(2)要使保险丝不被熔断,电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?

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