2019年高考物理双基突破：专题36-理想变压器（精讲）

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1、 一、理想变压器1构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。（1）原线圈：与交流 电源连接的线圈，也叫初级线圈。（2）副线圈： 与负载连接的线圈，也叫次级线圈。2原理：电流磁效应、电磁感应。 3基本关系式（1）功率关系：P 入 P 出 ；（2）电压关系： ；有多个副线圈时 .；U1n1 U2n2 U1n1 U2n2 U3n3（3）电流关系：只有一个副线圈时 。I1I2 n2n1由 P 入 P 出 及 PUI 推出有多个副线圈时，U 1I1U 2I2 U3I3U nIn。二、变压器基本规律的应用1理想变压器的规律理想变压器没有能量损失（绕线无电阻、铁芯无涡流） ；没有磁通量

2、损失（磁通量全部集中在铁芯中） 。功率原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 P 入 P 出 ，当变压器有多个副线圈时，P1 P2 P3.。电压原、副线圈的电压比等于匝数比，即 ，与负载情况、副线圈个数的多少无U1U2 n1n2关；当变压器有多个副线圈时， .。电流 只有一个副线圈：电流和匝数成反比，即 ；多个副线圈：由输入功率I1I2 n2n1和输出功率相等确定电流关系，即 n1I1n 2I2n 3I3。基本关系频率 原、副线圈中电流的频率相等制 电压副线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和匝数比决定，即 U2 U1（原制约副）n2n1功率副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，原线圈的输入功率

3、 P1 由副线圈的输出功率P2 决定，即 P1P 2（副制约原）约关系电流 原线圈电流 I1 由副线圈的电流 I2 和匝数比决定，即 I1 I2（副制约原）n2n12关于理想变压器的四点说明（1）变压器不能改变直流电压。（2）变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。（3）理想变压器本身不消耗能量。（4）理想变压器基本关系中的 U1、U 2、I 1、I 2 均为有效值。【题 1】如图所示，理想变压器的原线圈接入 u11 000 sin 100t（V ）的交变电压，副线圈通过电2阻 r6 的导线对“220 V，880 W”的电器 RL 供电，该电器正常工作由此可知A原、副线圈的

4、匝数比为 501 B交变电压的频率为 100 HzC副线圈中电流的有效值为 4 A D变压器的输入功率为 880 W【答案】C【题 2】 （多选）如图，一理想变压器原、副线圈匝数分别为 n1、n 2。原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源，一个二极管和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈两端。假设该二极 管正向电阻为零，反向电阻为无穷大。用交流电压表测得 a、b 端和 c、d 端的电压分别为 Uab和 Ucd，则AU ab：U cdn 1：n 2 B增大负载电阻的阻值 R，电流表的读数变小C负载电阻的阻值越小，cd 间的电压 Ucd越大D将二极管短路，电流表的读数加倍 【答案】BD【解析】若变

5、压器初级电压为 Uab，则次级电压为 U2 Uab；由于二极管的单向导电性使得副线圈中n2n1的反向电流为零，由有效值的定义可得 T 解得 Ucd U2，故 ，选项 A 错误；增大负U2cdR U2RT2 22 UabUcd 2n1n2载的阻值 R，则变压器次级电流减小，则初级电流也减小，即电流表的读数减小，选项 B 正确；cd 间的电压由变压器的初级电压决定，与负载电阻 R 的大小无关，选项 C 错误；若二极管短路则UcdU 2 Ucd，故此时 R 消耗的功率 P 为原来的 2 倍，则次级电流会加倍，则初级电流也加倍，2Ucd2R选项 D 正确。【题 3】如图甲所示电路，已知电阻 R1R 2

6、R。和 R1 并联的 D 是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大） ，在 A、B 之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，U AB0） 。由此可知A在 A、B 之间所加的交变电压的周期为 2 s B在 A、B 之间所加的交变电压的瞬时值表达式为 u20 sin 100tV2C在 A、B 之间所加的交变电压的最大值 为 20 V D加在 R2 上电压的有效值为 20 V【答案】B【题 4】一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 31，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 220V 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

7、路中电阻消耗的功率的比值为 k，则AU66 V，k 19BU22 V，k 19CU66 V，k 13DU22 V，k13【答案】A三、变压器模型1自耦变压器：自耦变压器（称调压器）它只有一个线圈，其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器均适用如图所示。【题 5】自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为 1900 匝；原线圈为 1 100 匝，接在有效值为 220 V 的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载 R 上的功率为 2.

8、0 kW。设此时原线圈中电流有效值为 I1，负载两端电压的有效值为 U2，且变压器是理想的，则 U2 和 I1 分别约为 A380 V 和 5.3 A B380 V 和 9.1 A C240 V 和 5.3 A D240 V 和 9.1 A【答案】B【题 6】 （多选）如图甲所示，为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上，若 AB 间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头 P 到如图甲中所示位置，在 BC 间接一个理想的交流电压表（图甲中未画出） ，则AAB 间输入的交流电的电压瞬时值表达式为 u220 sin（100t）V2B该交流电的频率为 100 Hz Ct110 2

9、 s 时电压表读数为零 DBC 间输出的电功率为零【答案】AD【解析】由乙图可读出交流电的最大值为 Um220 V，周期 T 210 2 s， 100 rad/s.则交22T流电的电压瞬时值 uU msin t220 sin(100t)V，A 正确由 f 50 Hz，知 B 错因电压表测交流电21T电压时，读数为交流电的有效值，不能读出瞬时值，所以读数为 220 V，则 C 错由于 BC 间接理想电压表，R V 无穷大，则 P 0，D 正确。 U2R2互感器：分为电压互感器和电流互感器，比较如下：电压互感器 电流互感器原理图原线圈连接 并联在高压电路中 串联在交流电路中副线圈连接 连接电压表

10、连接电流表互感器作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流利用的公式U1U2 n1n2 I1n1I 2n2【题 7】 （多选）电流互感器和电压互感器如图。其中 n1、n 2、n 3、n 4 分别为四组线圈的匝数，a、b 为两只交流电表，则AA 为电流互感器，且 n1n2，a 是电压表CB 为电流互感器，且 n3n4，b 是电压表【答案】AD【题 8】 （多选）图中甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，利用互感器可以实现用普通的电表测高压或大电流，以下说法正确的是A线圈 N1 两端电压高于线圈 N2 两端电压B线圈 N3 中电流小于线圈 N4 中电流C甲图 中的电表是电压表，乙图中的电表是电

11、流表D甲图中的电表是电流表，乙图中的电表是电压表【答案】AC【解析】甲并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以 U1U 2，由图可知，乙串联在电路中是电流互感器，电 路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以 I3I 4，综上所述，AC 正确，故 BD 错误。 【13 题】 （多选）一理想变压器如图，其原线圈电压一定，副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡 L1和 L2。输电线的等效电阻为 R。开始时电键 K 断开。当 K 接通后，以下说法正确的是A副线圈两端 MN 的输出电压减小B通过灯泡 L1 的电流减小C 原线圈中的电流增大 D变压器的输入功率变小【答案】BC