3.3 变压器-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第二册）

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第三章：交变电流
3.3：变压器
一：知识精讲归纳
考点一、变压器的原理
1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作
副线圈．其构造示意图与电路中的符号分别甲、乙所示．
2．原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，
变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．
(2)原理图解
考点二、电压与匝数的关系
1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
2．变压器原、副线圈中的电压关系
(1)只有一个副线圈：＝； (2)有多个副线圈：＝＝＝…
3．自耦变压器
铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以
升高电压，如图所示．
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即＝.
4．两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变
压器．
考点三、变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场
的能量转化成了电场的能量．
考点四、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系
1．功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即 P入＝P出．
2．电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或＝.
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或 n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
考点五、理想变压器的制约关系和动态分析
1．电压、电流、功率的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输入电压 U1决定输出电压 U2，即 U2＝.
(2)功率制约：P出决定 P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压 U1确定时，副线圈中的输出电流 I2决定原线圈中的
电流 I1，即 I1＝(只有一个副线圈时)．
2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是 R→I2→P出→P入
→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析顺序是 n1、n2→U2→I2→P出→P入
→I1.
二：考点题型归纳
题型一：变压器的原理和电压、电流和匝数的关系
1．（2021·全国·高二专题练习）如图所示，理想变压器有三个线圈 A、B、C，其中 B、C的匝数分别为 n2、n3，
理想电压表的示数为 U，理想电流表的示数为 I，L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件不能计算出的物理量是
（忽略温度对电阻的影响）（　　）
A．线圈 A的匝数
B．灯泡 L2两端的电压
C．变压器的输入功率
D．通过灯泡 L1的电流
2．（2021·湖南·长沙县第九中学高二阶段练习）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比 ，原线圈
两端接交流电源，已知电阻 R=5Ω，电压表 V的读数为 100V，则（　　）
A．原、副线圈中电流频率之比 f1∶f2=10 1∶
B．电流表 A2的读数为 2A
C．原、副线圈内交变电流之比 I1∶I2=10 1∶
D．变压器输入功率为 200W
3．（2021·北京市延庆区教育科学研究中心高二期中）如图所示，理想变压器的原线圈接在 u=220
sin100πt（V）的交流电源上，副线圈接有 R=55 Ω 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 2：1，电流表、电压表均
为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．电流表的读数为 1 A B．原线圈的输入功率为 220 W
C．电压表的读数为 110 V D．副线圈输出交流电的周期为 50 s
题型二：理想变压器两端的功率计算
4．（2021·全国·高二课时练习）如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想
变压器，其中接入交流电的电压有效值 U0＝220V，n0＝2200 匝，挡位 1、2、3、4对应的线圈匝数分别为 220 匝、
500 匝、1100 匝、2200 匝。电动机 M的内阻 r＝4Ω，额定电压为 U＝220V，额定功率 P＝110W。下列判断正确的
是（    ）
A．当选择挡位 3时，电动机两端电压为 110V
B．当挡位由 3变换到2时，电动机消耗的功率增大
C．当选择挡位 2时，电动机的热功率为 1W
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