理想變壓器是高中物理中的一個(gè)理想模型，它指的是忽略原副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器。下面來跟著小編一起來學(xué)習(xí)一下這篇變壓器吧。

　　變壓器

　　1

　　理想變壓器的構(gòu)造、作用、原理及特征

　　構(gòu)造：兩組線圈(原、副線圈)繞在同一個(gè)閉合鐵芯上構(gòu)成變壓器。

　　作用：在輸送電能的過程中改變電壓。

　　原理：其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

　　特征：正因?yàn)槭抢秒姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象來工作的，所以變壓器只能在輸送交變電流的電能過程中改變交變電壓。

　　2

　　理想變壓器的理想化條件及其規(guī)律

　　在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1后，由于電磁感應(yīng)的原因，原、副線圈中都將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：

　　忽略原、副線圈內(nèi)阻，有U1=E1，U2=E2

　　另外，考慮到鐵心的導(dǎo)磁作用而且忽略漏磁，即認(rèn)為在任意時(shí)刻穿過原、副線圈的磁感線條數(shù)都相等，于是又有 ，由此便可得理想變壓器的電壓變化規(guī)律為。在此基礎(chǔ)上再忽略變壓器自身的能量損失(一般包括線圈內(nèi)能量損失和鐵芯內(nèi)能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”)，有P1=P2 而P1=I1U1， P2=I2U2，于是又得理想變壓器的電流變化規(guī)律為

　　由此可見：

　　(1)理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗(實(shí)際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因數(shù)的差別。)

　　(2)理想變壓器的規(guī)律實(shí)質(zhì)上就是法拉第電磁感應(yīng)定律和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在上述理想條件下的新的表現(xiàn)形式。

　　3

　　規(guī)律小結(jié)

　　(1)熟記兩個(gè)基本公式

　　即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。

　?、赑入=P出，即無論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。

　　(2)原副線圈中過每匝線圈通量的變化率相等

　　(3)原副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期頻率一樣

　　(4)公式

　　中，原線圈中U1、I1代入有效值時(shí)，副線圈對(duì)應(yīng)的U2、I2也是有效值，當(dāng)原線圈中U1、I1為最大值或瞬時(shí)值時(shí)，副線圈中的U2、I2也對(duì)應(yīng)最大值或瞬時(shí)值

　　(5)需要特別引起注意的是：

　?、僦挥挟?dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有：

　　②變壓器的輸入功率由輸出功率決定，往往用到：

　　即在輸入電壓確定以后，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數(shù)的平方成正比，與原線圈匝數(shù)的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成反比。

　　式中的R表示負(fù)載電阻的阻值，而不是“負(fù)載”?！柏?fù)載”表示副線圈所接的用電器的實(shí)際功率。實(shí)際上，R越大，負(fù)載越小;R越小，負(fù)載越大。這一點(diǎn)在審題時(shí)要特別注意。

　　(6)當(dāng)副線圈中有二個(gè)以上線圈同時(shí)工作時(shí)，U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3，但電流不可，此情況必須用原副線圈功率相等來求電流。

　　(7)變壓器可以使輸出電壓升高或降低，但不可能使輸出功率變大.假若是理想變壓器.輸出功率也不可能減少。

　　(8)通常說的增大輸出端負(fù)載，可理解為負(fù)載電阻減小;同理加大負(fù)載電阻可理解為減小負(fù)載。

　　4

　　幾種常用的變壓器

　　(1)自耦變壓器

　　圖是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈。如果把整個(gè)線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓;如果把線圈的一部分作原線圈，整個(gè)線圈作副線圈，就可以升高電壓。

　　調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上。AB之間加上輸入電壓U1 。移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P 的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。

　　(2)互感器

　　互感器也是一種變壓器。交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測(cè)量高電壓和大電流。用變壓器把高電壓變成低電壓，或者把大電流變成小電流，這個(gè)問題就可以解決了。這種變壓器叫做互感器。互感器分電壓互感器和電流互感器兩種。

　　①電壓互感器

　　電壓互感器用來把高電壓變成低電壓，它的原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表。根據(jù)電壓表測(cè)得的電壓U 2 和銘牌上注明的變壓比(U 1 /U 2 )，可以算出高壓電路中的電壓。為了工作安全，電壓互感器的鐵殼和副線圈應(yīng)該接地。

　?、陔娏骰ジ衅?/p>

　　電流互感器用來把大電流變成小電流。它的原線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，副線圈上接入交流電流表。根據(jù)電流表測(cè)得的電流I 2 和銘牌上注明的變流比(I 1/I2)，可以算出被測(cè)電路中的電流。如果被測(cè)電路是高壓電路，為了工作安全，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地。

　　習(xí)題演練

　　1. 一臺(tái)理想變壓器的輸出端僅接一個(gè)標(biāo)有“12V，6W”的燈泡，且正常發(fā)光，變壓器輸入端的電流表示數(shù)為0.2A，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為( )

　　A.7∶2 B.3∶1 C.6∶3 D.5∶2

　　2. 如圖所示，通過降壓變壓器將220 V交流電降為36V供兩燈使用，降為24V供儀器中的加熱電爐使用.如果變壓器為理想變壓器.求：

　　(1)若n3=96匝，n2的匝數(shù);

　　(2)先合上K1、K3，再合上K2時(shí)，各電表讀數(shù)的變化;

　　(3)若斷開K3時(shí)A1讀數(shù)減少220 mA，此時(shí)加熱電爐的功率;

　　(4)當(dāng)K1、K2、K3全部斷開時(shí)，A2、V的讀數(shù)。

　　習(xí)題解析

　　1.D

　　解析：因?yàn)?，I2=P2/U2=6/12=0.5 A I1=0.2 A，所以 n1∶n2=I2∶I1=5∶2

　　2. (1)變壓理的初級(jí)和兩個(gè)次級(jí)線圈統(tǒng)在同一繞在同一鐵蕊上，鐵蕊中磁通量的變化對(duì)每匝線圈都是相同的.所以線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比.有

　　(2)合上K1、K3后，燈L1和加熱電爐正常工作.再合上K2，燈L2接通，U1、n1和n3的值不變.故V讀數(shù)不變.但L2接通后，變壓器的輸入、輸出功率增大.故A1、A2讀數(shù)增大.

　　(3)斷開K3時(shí)，A1讀數(shù)減少200mA，表明輸入功率減少，減少值為ΔP=ΔIU=0.200×220=44W，這一值即為電爐的功率

　　(4)當(dāng)K1、K2、K3全部斷開時(shí)，輸出功率為零，A2讀數(shù)為零.但變壓器的初級(jí)戰(zhàn)線圈接在電源上，它仍在工作，故V讀數(shù)為24V