變壓器一、變壓器的原理
1．變壓器的構造
由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，如圖541所示。
(1)原線圈：與交流電源連線的線圈，也叫初級線圈。
(2)副線圈：與負載連線的線圈，也叫次級線圈。
2．變壓器的工作原理
變壓器工作的基礎是互感現象，電流通過原線圈時在鐵芯中激發的磁場不僅穿過原線圈，也同時穿過副線圈，由於電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化，變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢。
3．作用
改變交變電流的電壓。
二、電壓與匝數的關係
1．理想變壓器
沒有能量損失的變壓器，也是乙個理想化模型。
2．電壓與匝數的關係
理想變壓器原、副線圈的電壓之比，等於兩個線圈的匝數之比，即：＝。
3．兩類變壓器
副線圈的電壓比原線圈電壓低的變壓器叫降壓變壓器；副線圈的電壓比原線圈電壓高的變壓器叫公升壓變壓器。
1、如圖543所示，理想變壓器原、副線圈匝數比為20∶1，兩個標有「12 v,6 w」的小燈泡併聯在副線圈的兩端。當兩燈泡都正常工作時，原線圈電路中電壓表和電流錶(可視為理想的)的示數分別是( )
a．120 v,0.10 a b．240 v,0.025 a
c．120 v,0.05 a d．240 v,0.05 a
2、一理想變壓器原、副線圈匝數之比n1∶n2＝11∶5，原線圈與正弦交變電源連線，輸入電壓u如圖544所示。副線圈僅接入乙個10 ω的電阻，則( )
a．流過電阻的電流是20 a
b．與電阻併聯的電壓表的示數是100 v
c．經過1 分鐘電阻發出的熱量是6×103 j
d．變壓器的輸入功率是1×103 w
3、(多選)(2016·全國丙卷)如圖545，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當輸入電壓u為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發光。下列說法正確的是( )
a．原、副線圈匝數比為9∶1
b．原、副線圈匝數比為1∶9
c．此時a和b的電功率之比為9∶1
d．此時a和b的電功率之比為1∶9
4、.如圖546所示，理想變壓器原線圈匝數為n1＝1 000 匝，兩個副線圈匝數分別為n2＝50 匝和n3＝100 匝，l1是「6 v 2 w」的燈泡，l2是「12 v 4 w」的燈泡，當原線圈接正弦交變電流時，兩燈泡均正常發光，那麼原線圈中的電流為( )
a. a b. a
c. a d. a
1、如圖547所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡l1和l2，輸電線的等效電阻為r。開始時，開關s斷開。當開關s接通時，以下說法中不正確的是( )
a．副線圈兩端m、n的輸出電壓減小
b．副線圈輸電線等效電阻r上的電壓增大
c．通過燈泡l1的電流減小
d．原線圈中的電流增大
2、理想變壓器的原線圈連線電流錶，副線圈接入電路的匝數可以通過觸頭q調節，在副線圈輸出端連線了定值電阻r0和滑動變阻器r，在原線圈上加一電壓為u的交流電，如圖548所示。下列情況可能出現的是( )
a．若q位置不變，將p向上滑動，u′變大
b．若q位置不變，將p向上滑動，電流錶的讀數變大
c．若p位置不變，將q向上滑動，電流錶的讀數變大
d．若p位置不變，將q向上滑動，變壓器的輸入功率不變
3、如圖549所示，某理想變壓器的原、副線圈的匝數均可調節，原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦交流電，在其他條件不變的情況下，為了使變壓器輸入功率增大，可使( )
a．原線圈匝數n1增加
b．副線圈匝數n2減少
c．負載電阻r的阻值增大
d．負載電阻r的阻值減小
1.自耦變壓器
自耦變壓器(又稱調壓器)，它只有乙個線圈，其中的一部分作為另乙個線圈，當交流電源接不同的端點時，它可以公升壓也可以降壓，變壓器的基本關係對自耦變壓器均適用，如圖14所示.
圖141．普通的交流電流錶不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連線，圖5412中電流互感器ab一側線圈的匝數較少，工作時電流為iab，cd一側線圈的匝數較多，工作時電流為icd，為了使電流錶能正常工作，則( )
a．ab接mn、cd接pq，iabb．ab接mn、cd接pq，iab>icd
c．ab接pq、cd接mn，iabd．ab接pq、cd接mn，iab>icd
2、自耦變壓器鐵芯上只繞有乙個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一公升壓式自耦調壓變壓器的電路如圖5413所示，其副線圈匝數可調。已知變壓器線圈總匝數為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 v的交流電源上。
當變壓器輸出電壓調至最大時，負載r上的功率為2.0 kw。設此時原線圈中電流有效值為i1，負載兩端電壓的有效值為u2，且變壓器是理想的，則u2和i1分別約為( )
a．380 v和5.3 a b．380 v和9.1 a
c．240 v和5.3 a d．240 v和9.1 a
2.互感器
分為電壓互感器和電流互感器，兩者比較如下：
1、普通交流電流錶和交流電壓表不能直接接在高壓輸電線路上測電流和電壓，通常要通過互感器來連線，現在在圖5高壓電路輸入端已接入兩個互感器，原、副線圈的匝數比分別為1∶200和200∶1，圖中甲、乙表示電壓表或電流錶，已知電路中電壓表的讀數為11 v，電流錶的讀數為1 a，則( )
a.甲電表是電壓表，乙電表是電流錶
b.甲電表是電流錶，乙電表是電壓表
c.圖示高壓輸送電路輸電線的總電阻是11 ω
d.圖示高壓輸送電路輸入的總功率為440 kw
達標練習
1、將輸入電壓為220 v，輸出電壓為6 v的理想變壓器改繞成輸出電壓為30 v的變壓器，副線圈原來是30 匝，原線圈匝數不變，則副線圈新增匝數為( )
a．120 匝b．150 匝
c．180 匝 d．220 匝
2、一理想變壓器的原、副線圈的匝數比為3∶1，在原、副線圈的迴路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側接在電壓為220 v的正弦交流電源上，如圖2所示。設副線圈迴路中電阻兩端的電壓為u，原、副線圈迴路中電阻消耗的功率的比值為k，則( )
a．u＝66 v，k＝ b．u＝22 v，k＝
c. u＝66 v，k＝ d．u＝22 v，k＝
3、如圖5所示，理想變壓器的輸入電壓保持不變。副線圈通過輸電線接兩個相同的燈泡l1和l2，輸電線的等效電阻為r。開始時，開關s斷開，當s閉合時，下列說法正確的是( )
圖5a．電壓表示數變大 b．燈泡l1更亮
c．電流表示數增大 d．變壓器的輸出功率減小
4、如圖6所示，與理想變壓器相連的四隻燈泡相同，變壓器原、副線圈的匝數比為3∶1，接在副線圈上的三隻燈泡正常發光，則對於串聯在原線圈上的燈泡l( )
a．比正常發光時的亮度更大
b．也能正常發光
c．比正常發光時的亮度更暗
d．無法判斷其亮度變化情況
5、如圖1所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為n1∶n2＝4∶1，當導體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時，電流錶a1的示數是12 ma，則電流錶a2的示數為( )
a．3 ma b．0
c．48 ma d．與負載r的值有關
6、如圖9是原、副線圈都有中心抽頭(匝數一半處)的理想變壓器，原線圈通過單刀雙擲開關s1與電流錶連線，副線圈通過另一單刀雙擲開關s2與定值電阻r0相連線，通過s1、s2可以改變原、副線圈的匝數.現在原線圈加一電壓有效值為u的正弦交流電，當s1接a，s2接c時，電流錶的示數為i，下列說法正確的是( )
a.當s1接a，s2接d時，電流為2i
b.當s1接a，s2接d時，電流為
c.當s1接b，s2接c時，電流為4i
d.當s1接b，s2接d時，電流為
7、如圖9所示，理想變壓器b的原線圈跟副線圈的匝數比n1∶n2＝2∶1，交流電源電壓u1＝311 sin 100πt v，f為熔斷電流為i0＝1.0 a的保險絲，負載為一可變電阻。
(1)當電阻r＝100 ω時，保險絲能否被熔斷？
(2)要使保險絲不被熔斷，電阻r的阻值應不小於多少？變壓器輸出的電功率不能超過多少？
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