6 变压器

学习目标 1．知道变压器的构造．知道变压器是用来改变交流电压的装置． 2．理解互感现象，理解变压器的工作原理． 3．理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用其分析解决基本问题． 4．理解变压器的输入功率等于输出功率．能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题．

重点难点 重点： 1．变压器的工作原理． 2．电压与匝数的关系． 难点： 变比关系的推导和理解． 一、变压器的结构与原理 1．构造

由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与______连接的线圈叫原线圈，与______连接的线圈叫副线圈．

2．原理

原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的______也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生____________．

3．作用

改变交变电流的__________，不改变交变电流的周期和频率． 预习交流1

在课外，某同学利用蓄电池、导线、变压器的铁芯、小灯泡，按图进行实验，请问闭合开关后，小灯泡会一直发光么？

二、变压器的电压与匝数的关系 1．理想变压器

没有__________的变压器． 2．电压与匝数的关系

理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比，即＝____________． 3．两类变压器

副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫________变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫______变压器．

预习交流2

汽车内燃机利用火花塞产生的电火花来点燃气缸中的汽油空气混合物．要使火花塞产生电火花，两电极间必须要有几千伏的高压，我们知道，蓄电池提供的是直流电，为什么12 V的直流低压通过变压器能得到几千伏甚至上万伏的高压呢？谈谈你的看法，并与同学讨论交流．

U1U2

三、变压器的电流与匝数的关系 1．电流与匝数的关系

理想变压器原、副线圈两端的电流跟它们的匝数成______比，即：____________． 2．变压器线圈的特点

电压较高的线圈匝数较多，导线较细；电压较低的线圈匝数较少，导线较粗． 预习交流3

变压器线圈中的电流越大，应当用越粗的导线．在街上经常见到的给用户送电的变压器是降压变压器，它的原线圈和副线圈哪个应用较粗的导线？为什么？

四、电压互感器和电流互感器 1．电压互感器 （1）特点：降压

（2）连接方式：初级并联在____________上，次级与交流________相连． 2．电流互感器 （1）特点：升压

（2）连接方式：原线圈串联在被测交流电路中，副线圈与交流________相连． 预习交流4

有一种钳形电流表（如下图），只要按动扳手，打开钳口，在不切断导线的情况下，通过电流表的读数，就可以测出导线中的电流．问该电流是直流还是交流？请说明钳形电流表测电流的原理．

在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！ 我的学困点 我的学疑点 答案： 一、1．电源 负载 2．磁场 感应电动势 3．电压

预习交流1：答案：不会一直发光． 因蓄电池是直流电源，向外输出恒定电压，故连接到副线圈上的小灯泡不会一直发光．恒定电压加在原线圈上后，线圈内的磁通量不发生变化，因而副线圈中的磁通量也不发生变化，

ΔΦ

所以E＝n＝0，故原线圈所在电路中的电流稳定后，副线圈中无感应电动势．

Δt

二、1．能量损失 2．

3．降压 升压

预习交流2：答案：火花塞点火的原理如图所示．当开关由闭合变为断开的瞬间，图中含电池的初级回路中电流急剧减小，变压器铁芯中磁通量急剧变化，由于次级线圈的匝数大大超过初级线圈，次级线圈就会感应出几千伏甚至上万伏的高压，火花塞就立即产生电火花．

n1

n2

火花塞点火原理

三、1．反

I1n1＝ I2n2

预习交流3：答案：副线圈应用较粗的导线．将该变压器视为理想变压器，输送功率保持不变，又由于是降压变压器，因此副线圈的电流要大于原线圈的电流．所以，副线圈应用较粗的导线．

四、1．（2）高压交流电路 电压表 2．（2）电流表

预习交流4：答案：该电流是交流．钳形电流表实质上是一种把大电流变成小电流的特殊变压器．它的原线圈串联在被测电路中，副线圈接入交流电流表．用钳形电流表测大电流时，被测的导线回路相当于只有一匝的原线圈，而接低压交流电流表的副线圈匝数较多．根据原、副线圈的电流与两线圈匝数的关系，则可算出被测电路中的电流．

一、变压器的结构及原理

1．把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上．接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合实验现象思考以下问题：

（1）变压器的原、副线圈没有连在一起，探究分析原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的．

（2）探究变压器中闭合铁芯的作用是什么．

（3）变压器的闭合铁芯一般是用硅钢片压合而成的，试分析这样做有什么用意． 2．原、副线圈间没有用导线连接，是靠线圈中的磁通量变化来传输功率的，请思考讨论能量在传输过程中是否会有损失．

关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（ ）． A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等

C．穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势

D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 思路点拨：解答本题需要把握以下三点： （1）原线圈中的磁通量如何变化． （2）原线圈与副线圈磁通量间的关系． （3）变压器的工作原理．

一、理想变压器的特点

1．无漏磁、原副线圈中的磁通量相同．

2．原、副线圈电阻不计，相当于两个理想电源． 3．无磁损及能损，输入功率等于输出功率． 4．变压器是一种理想化模型． 二、变压器的五点说明

1．变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．

2．变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的． 3．变压器不能改变交变电流的频率．

4．若直流电的电压是随时间变化的，也可以用变压器改变电压，但能量损失过大． 5．原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0． 二、理想变压器电压、电流与匝数的关系

U1n1U2n2I1n2

2．若副线圈有多个线圈，分析原、副线圈中＝是否还成立．

I2n1

3．思考讨论升压变压器原、副线圈各有什么特点．

1．若副线圈有多个线圈，分析原、副线圈中＝的关系是否还成立．

（2010·重庆高考）一输入电压为220 V、输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示．然后将原来线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为（ ）．

A．1 100,360 B．1 100,180

C．2 200,180 D．2 200,360 思路点拨：解答本题依据变压器的基本规律＝．

理想变压器中各量间的关系

1．电动势关系：由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的

ΔΦ

，ΔtU1n1U2n2

ΔΦΔΦE1n1

根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1，E2＝n2，所以＝．

ΔtΔtE2n2

2．电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝．当有n组线圈时，则有：＝＝＝……

3．功率关系：

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．实际变压器（特别是大型变压器）一般可以看成理想变压器．

U1n1U2n2U1U2U3n1n2n3