高中物理：《变压器》知识点总结及典型例题

1、如图1所示，由于变压器的原、副线圈绕在同一个铁心上，铁心中变化的磁场是原、副线圈共同产生的，因而原、副线圈中每一匝线圈的磁通量的变化率总是相等的，故有成立。当不计线圈电阻时，有成立，当变压器中无能量损失（理想变压器）时，输入功率等于输出功率，即P_入＝P_出。若变压器只有一组副线圈，则I₁U₁＝I₂U₂，故有成立。若变压器有两组或多组副线圈，则功率关系可写为I₁U₁＝I₂U₂+I₃U₃+……，此时电流与匝数成反比的关系不再成立，但电压与匝数成正比的关系仍成立。

图1

2、对变压器的工作，有几点要注意：① 当原、副线圈匝数n₁、n₂一定时，输出电压U₂由输入电压U_l决定，与负载无关；② 当n₁、n₂、U₁一定时，输入电流I₁由输出电流I₂决定，I₂则与所接负载的多少有关；③ 变压器的输入功率由输出功率决定；④ 变压器的负载越大，即指负载总电阻越小。

3、变压器的工作原理是互感现象，故对直流不起变压作用

4、电压互感器、电流互感器都是互感变压器，自耦调压器是自感变压器

 

变压器解题思路：

思路1：电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U₁/U₂=n₁/n₂;当变压器有多个副绕组时U₁/n₁=U₂/n₂=U₃/n₃=……

思路2：功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P_入=P_出，即P₁=P₂；当变压器有多个副绕组时P₁=P₂+P₃+……

思路3：电流思路.由I=P/U知，对只有一个副绕组的变压器有I₁/I₂=n₂/n₁;当变压器有多个副绕组时n₁I₁=n₂I₂+n₃I₃+……

思路4：（变压器动态问题）制约思路：

（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由输入电压决定，即U₂=n₂U₁/n₁，可简述为“原制约副”。

（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，可简述为“副制约原”。

（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_总=P_线+P₂.

动态分析问题的思路程序可表示为：

U₁P₁

思路5 原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中ΔΦ/Δt相等；当遇到“”型变压器时有

ΔΦ₁/Δt=ΔΦ₂/Δt+ΔΦ₃/Δt,

此式适用于交流电或电压（电流）变化的直流电，但不适用于稳压或恒定电流的情况。

例1、如图1所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用的白炽灯泡相同，且都是“220V，40W”，当灯泡所消耗的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小?（    ）

图2

答案：C

 

例2、如图2所示为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接有一个标有“12V，100W”的灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比为18:1，那么小灯泡正常工作时，图中接人的电压表的读数为     V，电流表的读数为      A。

   

图2

答案：216，0.46

 

例3、请分析如图3所示变压器电路，说明：（1）变压器的特点；（2）当输入电压U₁为交变电压时，输出电压U₂与U₁的关系。

图3

分析：此变压器为升压变压器，输出电压有：U₂＝U₁。

解析：此变压器只有一个线圈．取全部线圈作为副线圈，线圈中的一部分为原线圈，由于穿过每匝线圈磁通量的变化情况相同，所以原、副线圈电压比等于匝数比。

 

例4、如图4所示，将两盏标有“6V，9W”的灯泡和一盏标有“3V，9W”的灯泡全部接入变压器的次级，三灯均正常发光，已知U₁＝220V，匝数如图示。（1）请在次级画出连接灯的示意图。（2）求灯泡正常发光时变压器初级线圈中电流强度的大小。

图4

答案：（1）略    （2）约0.12A