变压器经典例题分类探析

浙江 贾方征

变压器是利用互感原理工作且能改变交流电压的电气设备。变压器问题具有密切联系实际、情景复杂多样、涉及电磁量多重、知识综合性强、思维能力要求高等特点，能有效考查学生的物理建模能力、分析综合能力及实践应用能力。笔者现对变压器的经典例题进行分类探析，以期考生对与变压器相关联的问题有所启迪与收获。

一、存在漏磁的变压器

( )

甲

乙

二、日字构造的变压器

【例2】在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图2所示变压器铁芯的上下两个臂上。当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之比n1∶n2=2∶1，在不接负载的情形下，下列说法正确的是

( )

图2

A.当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 V

B.当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 V

C.当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 V

D.当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为55 V

三、动态变化的变压器

【例3】调压变压器是一种自耦变压器，其构造如图3所示，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。图中A为交流理想电流表，V为交流理想电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器，则

( )

图3

A.仅将滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大

B.仅将滑动触头P逆时针转动时，变压器输入电流变大，输入功率变大

C.仅将滑动变阻器触头P′向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小

D.仅将滑动变阻器触头P′向下滑动时，变压器输入电流变小，输入功率变小

【点评】动态变化的变压器问题，是考查的热点、高频题型，涉及电学量多、规律综合性强、能力要求高。知晓自耦变压器的原理，明了负载电路的结构及电阻变化，通联欧姆定律与串并联电路的规律，洞悉变压器物理量的决定因素(输入电压与匝数比决定输出电压，输出电压与负载电阻决定输出电流，输出电流与匝数比决定输入电流，输出功率决定输入功率)，是剖析动态变化问题的法宝。

四、含多个副线圈的变压器

【例4】如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3=3∶2∶1，三个灯泡的规格均相同，此时灯L1的功率为P，假定灯泡的电阻不随电压变化而改变，则下列说法正确的是

( )

图4

C.原副线圈中的电流I1∶I2=5∶6

D.原副线圈中的电流I1∶I3=1∶3

【点评】含2个副线圈的理想变压器，原副线圈之间的电压比仍满足与匝数成正比的关系，即U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3；特别要注意的是原副线圈中的电流比并不满足与匝数成反比的关系，即I1∶I2∶I3≠n3∶n2∶n1，但满足I1n1=I2n2+I3n3的关系；理想变压器的输入功率等于输出功率，即有U1I1=U2I2+U3I3，依据此式也可求解相关的电流。

五、原线圈前串接用电器的变压器

【例5】如图5所示，理想变压器的原副线圈匝数比为2∶1，原线圈电路中串联了一只灯泡A，副线圈电路中并联了三只灯泡B、C、D，若这四只灯泡完全相同，且电阻保持恒定，则下列说法中正确的是

( )

图5

A.若A灯正常发光，则B、C、D灯也一定正常发光

B.若A灯正常发光，则B、C、D灯一定比A灯亮

【点评】本题主要考查变压器电流与匝数成反比、电压与匝数成正比，串并联电路、电功率等概念与规律。根据灯泡中的电流大小来判断灯泡的亮暗较为简便；对于原线圈前串接用电器的变压器，特别要理清原线圈两端电压U1与电源电压U、用电器A灯电压U0之间的关系。

六、副线圈后接有二极管的变压器

( )

图6

A.副线圈中交流电的频率为25 Hz

B.副线圈电路中电流表读数为3 A

C.电阻R1两端电压的有效值为10 V

D.电阻R2在1分钟产生的热量为2400 J

【点评】由于二极管的单向导电性，使得本题中副线圈两端电压U2不同于电阻R1、R2两端电压。根据二极管的特性并结合电流热效应概念，是顺利求解电阻R1、R2的电流、电压的有效值及计算热量的关键所在。