4 变压器
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知识内容
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课时要求
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变压器
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c
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1.知道变压器的基本结构及符号，会区分原、副线圈.
2.了解变压器的工作原理及应用.
3.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决简单问题.
4.知道理想变压器的功率关系，能推导出原、副线圈的电流与匝数的关系并能用它解决简单问题.
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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原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈.
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、方向不断变化，在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.
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做理想变压器，它是一个理想化模型.
2.电压与匝数的关系
原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝.
3.理想变压器原、副线圈功率关系
P1＝P2(填“>”“＝”或“<”).
4.两类变压器
副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器.
1.判断下列说法的正误.
(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.( √ )
(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.( × )
(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.( × )
(4)理想变压器不能改变交变电流的频率.( √ )
2.一台理想降压变压器从10kV的线路中降压并提供200A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________.
答案 250V 50kW 5A
解析 由＝，得U2＝＝ V＝250 V；由理想变压器功率关系，得P入＝P出＝U1I1＝U2I2＝250×200W＝50kW，同时得I1＝＝A＝5A.
一、变压器的原理及电压与匝数的关系
如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡两端.连接电路，接通电源，小灯泡能发光.
(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？
(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？
(3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？
答案 (1)当左边线圈接上交流电源时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.
(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率都相同，若左边线圈匝数为n1，则U1＝E1＝n1.若右边匝数为n2，则U2＝E2＝n2，故有＝；若忽略左边线圈的电阻，则有U1＝U电源，这样看来只要n1≠n2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原线圈两端的电压及原、副线圈匝数比有关.
(3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势.
