高中物理第二章交变电流第6节变压器学案粤教版选修.docx

第六节变压器学 习 目 标知 识 脉 络1.了解变压器的构造，知道什么是理想变压器2理解变压器的工作原理(重点)3通过实验探究，得到电压、电流与匝数的关系(重点)4能够利用变压比、变流比定性和定量分析有关变压器的实际问题(难点)认 识 变 压 器1用途：改变交流电压的设备2构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成(1)原线圈：跟电源相连的线圈(也叫初级线圈)(2)副线圈：跟负载相连的线圈(也叫次级线圈)3原理：原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，所以在副线圈中产生感应电动势如果在副线圈两端接入负载，负载中就会有交变电流1变压器也可能改变恒定电压()2变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流()3变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用()原、副线圈是否通过铁芯导通？【提示】不是都绕在同一绝缘铁芯上在课外，某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作时，发现缺少电源，于是就用一种摩托车的蓄电池代替，按图261进行实验图261探讨1：闭合开关后，灯泡是否发光？【提示】因蓄电池是直流电源，向外输出恒定电压，故连接到副线圈上的小灯泡不会发光探讨2：解释出现这种现象的原因【提示】恒定电压加在原线圈上后，原线圈内的磁通量不发生变化，因而副线圈中的磁通量也不发生变化，所以En0.故副线圈中无感应电动势对变压器工作原理的理解图2621变压器的变压原理是电磁感应如图262所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势2由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈3能量转换方式为原线圈电能磁场能副线圈电能1(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有()A交流电的频率B磁通量的变化率C功率D交流电的峰值【解析】理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B、C正确；变压器能改变交流电的峰值但不改变交流电频率，A正确，D错误【答案】ABC2关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是() 【导学号：97192085】A通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈【解析】通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量变化，A错误；因理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量总相等，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈的电能，原、副线圈通过磁联系在一起，故D错误【答案】C3(多选)如图263所示为汽油机中点火装置的示意图，它使用的是12 V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10 000 V的高压，开关是自动控制的，欲使副线圈两端得到一个高压，应使()图263A开关总处于接通状态B开关在接通时断开C开关在断开时接通D开关总处于断开状态【解析】欲使副线圈两端得到一个高压，必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化，即原线圈中的电流必须发生变化，只有在开关闭合、断开瞬间原线圈中电流才有变化，故选B、C.【答案】BC变压器理解的四点注意1变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用2变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的3变压器不能改变交变电流的频率4若直流电的电压是随时间变化的，也可以用变压器改变电压理想变压器原、副线圈基本量的关系1铜损和铁损(1)铜损：变压器的线圈有内阻，电流通过时发热所损失的能量(2)铁损：铁芯在交变磁场中反复磁化，产生涡流，使铁芯发热所损失的能量2理想变压器：忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器3电压与匝数关系：原、副线圈的电压之比等于这两个线圈的匝数之比，即.4功率关系：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率5电流与匝数关系：原、副线圈中的电流跟它们的匝数成反比，即.6两类变压器：n2n1，能使电压升高的变压器叫做升压变压器；n2n1，能使电压降低的变压器叫做降压变压器1原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的增大而增大()2原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增大而增大()3当副线圈空载(断路)时，原线圈中无电流()4当副线圈空载时，原线圈上电压为零()变压器线圈中的电流越大，应当用越粗的导线在街上经常见到的往用户送电的变压器是降压变压器，它的原线圈和副线圈哪个应用较粗的导线？为什么？【提示】副线圈应用较粗的导线将该变压器视为理想变压器，输送功率保持不变，又由于是降压变压器，因此副线圈的电流要大于原线圈的电流所以，副线圈应用较粗的导线实验仪器：学生电源(低压交流12 V)，可拆变压器，多用表(交流电压挡)，电路图如图264所示实验过程：保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈的电压U2的影响，n1200 匝，U112 V.12345n2/匝10080605040U2/V5.94.73.52.92.3图264保持副线圈的匝数n2和原线圈的电压U1不变时，改变原线圈的匝数n1，研究n1对副线圈电压U2的影响，n240匝，U112 V.12345n1/匝506080100120U2/ V9.57.95.94.73.9探讨1：变压器线圈两端的电压U1、U2与原、副线圈的匝数n1、n2的关系【提示】.探讨2：对于理想变压器，只有一组副线圈的情况下，原线圈和副线圈的电流跟它们的匝数的关系【提示】.因为P1P2，即I1U1I2U2，又，所以推导出.1理想变压器的变压(变流)规律规律表示依据备注变压规律En适于一个原线圈及多个副线圈的情况功率关系P入P出能量守恒适于理想变压器变流规律U1I1U2I2适于一个原线圈，一个副线圈n1I1n2I2n3I3U1I1U2I2U3I3适于一个原线圈，多个副线圈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RI2P2P1I1.(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，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1.4机床上的照明电灯用的电压是36 V，是将220 V电压经变压器降压得到的若电灯功率是40 W，可正常发光，则该变压器原、副线圈中的电流分别为()A5.5 A,0.9 AB0.18 A,1.1 A C5.5 A,1.1 AD0.15 A,0.9 A【解析】I2 A1.1 A，又P1P2，则I1 A0.18 A，故B正确【答案】B5.如图265所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图265A电流表的示数为 AB电源输出功率为1 200 WC电流表的示数为 AD原线圈端电压为11 V【解析】由灯泡正常发光，可知副线圈电压为220 V，由可知，原线圈电压U120220 V4 400 V，D错；又因输入功率等于输出功率，P1P260 W，故B错；电流表读数为有效值，原线圈中电流I1 A A，故A错，C正确【答案】C6(多选)如图266所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，则()图266A保持U1及P的位置不变，K由a扳向b时，I1将增大B保持U1及P的位置不变，K由b扳向a时，R消耗功率减小C保持U1不变，K接在a处，使P上滑，I1将增大D保持P的位置不变，K接在a处，若U1增大，I1将增大【解析】保持U1及P的位置不变，K由a扳向b时，n1减小，增大，由U2U1知U2变大，则输出电流I2增大，输出功率增大，输入功率也增大，由P1U1I1知，I1增大，A正确同理，K若由b扳向a，R消耗功率将减小，B正确U1不变，K接在a处，使P上滑时，I2减小，I1也减小，故C错误保持P的位置不变，K接在a处，若U1增大，则U2也增大，即I2增大，则P2增大，P1P2，故I1也应增大，故D正确【答案】ABD7一自耦变压器如图267所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2.在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中()图267AU2U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低DU2U1，U2升高【解析】a、b间作为原线圈(匝数不变)接电压