高中物理變壓器詳解
理想變壓器是高中物理中的壹個理想模型，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。下面來跟著我壹起來學習壹下這篇變壓器吧。
變壓器
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理想變壓器的構造、作用、原理及特征
構造：兩組線圈(原、副線圈)繞在同壹個閉合鐵芯上構成變壓器。
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現象。
特征：正因為是利用電磁感應現象來工作的，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。
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理想變壓器的理想化條件及其規律
在理想變壓器的原線圈兩端加交變電壓U1後，由於電磁感應的原因，原、副線圈中都將產生感應電動勢，根據法拉第電磁感應定律有：
忽略原、副線圈內阻，有U1=E1，U2=E2
另外，考慮到鐵心的導磁作用而且忽略漏磁，即認為在任意時刻穿過原、副線圈的磁感線條數都相等，於是又有 ，由此便可得理想變壓器的電壓變化規律為。在此基礎上再忽略變壓器自身的能量損失(壹般包括線圈內能量損失和鐵芯內能量損失這兩部分，分別俗稱為“銅損”和“鐵損”)，有P1=P2 而P1=I1U1， P2=I2U2，於是又得理想變壓器的電流變化規律為
由此可見：
(1)理想變壓器的理想化條件壹般指的是：忽略原、副線圈內阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗(實際上還忽略了變壓器原、副線圈電路的功率因數的差別。)
(2)理想變壓器的規律實質上就是法拉第電磁感應定律和能的轉化與守恒定律在上述理想條件下的新的表現形式。
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規律小結
(1)熟記兩個基本公式
即對同壹變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數成正比。
②P入=P出，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等於所有輸出功率之和。
(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律壹樣，電流的周期頻率壹樣
(4)公式
中，原線圈中U1、I1代入有效值時，副線圈對應的U2、I2也是有效值，當原線圈中U1、I1為最大值或瞬時值時，副線圈中的U2、I2也對應最大值或瞬時值
(5)需要特別引起註意的是：
①只有當變壓器只有壹個副線圈工作時，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後，輸入功率和原線圈電壓與副線圈匝數的平方成正比，與原線圈匝數的平方成反比，與副線圈電路的電阻值成反比。
式中的R表示負載電阻的阻值，而不是“負載”。“負載”表示副線圈所接的用電器的實際功率。實際上，R越大，負載越小;R越小，負載越大。這壹點在審題時要特別註意。
(6)當副線圈中有二個以上線圈同時工作時，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載，可理解為負載電阻減小;同理加大負載電阻可理解為減小負載。
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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。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有壹個線圈。如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的壹部分，就可以降低電壓;如果把線圈的壹部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓。
調壓變壓器就是壹種自耦變壓器，它的構造如圖所示。線圈AB繞在壹個圓環形的鐵芯上。AB之間加上輸入電壓U1 。移動滑動觸頭P 的位置就可以調節輸出電壓U2。
(2)互感器
互感器也是壹種變壓器。交流電壓表和電流表都有壹定的量度範圍，不能直接測量高電壓和大電流。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，它的原線圈並聯在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表。根據電壓表測得的電壓U 2 和銘牌上註明的變壓比(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該接地。
②電流互感器
電流互感器用來把大電流變成小電流。它的原線圈串聯在被測電路中，副線圈上接入交流電流表。根據電流表測得的電流I 2 和銘牌上註明的變流比(I 1/I2)，可以算出被測電路中的電流。如果被測電路是高壓電路，為了工作安全，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地。
習題演練
1. 壹臺理想變壓器的輸出端僅接壹個標有“12V，6W”的燈泡，且正常發光，變壓器輸入端的電流表示數為0.2A，則變壓器原、副線圈的匝數之比為( )
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;
(2)先合上K1、K3，再合上K2時，各電表讀數的變化;
(3)若斷開K3時A1讀數減少220 mA，此時加熱電爐的功率;
(4)當K1、K2、K3全部斷開時，A2、V的讀數。
習題解析
1.D
解析：因為，I2=P2/U2=6/12=0.5 A I1=0.2 A，所以 n1∶n2=I2∶I1=5∶2
2. (1)變壓理的初級和兩個次級線圈統在同壹繞在同壹鐵蕊上，鐵蕊中磁通量的變化對每匝線圈都是相同的.所以線圈兩端的電壓與匝數成正比.有
(2)合上K1、K3後，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讀數不變.但L2接通後，變壓器的輸入、輸出功率增大.故A1、A2讀數增大.
(3)斷開K3時，A1讀數減少200mA，表明輸入功率減少，減少值為?P=?IU=0.200?220=44W，這壹值即為電爐的功率
(4)當K1、K2、K3全部斷開時，輸出功率為零，A2讀數為零.但變壓器的初級戰線圈接在電源上，它仍在工作，故V讀數為24V