河北地区高中物理第五章交变电流5.4变压器1学案无解答新人教选修.docx

5.4 变压器【学习目标】 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系一、变压器的原理及电压与匝数的关系问题设计把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示)图1(1)小灯泡能发光吗？为什么？(2)若小灯泡发光，那么小灯泡两端电压与什么因素有关？(3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论小灯泡亮或不亮的原因要点提炼1变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成与 相连接的线圈叫原线圈(匝数用n1表示，又叫做 )，与负载相连的另一个线圈叫副线圈 (匝数用n2表示又叫做 )，两个线圈都绕在 上2变压器的工作基础是 因此变压器只对 的电流起作用，对 电流不起作用(后两空选填“变化”或“恒定”)3变压器中的电压关系：(1)只有一个副线圈：.(2)有多个副线圈：.4变压器 (填“能”或“不能”)改变交变电流的频率5原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载(2)副线圈在其所处回路中充当 二、理想变压器中的功率关系及电流关系问题设计1什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？2若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？3若有多个副线圈时，电流与匝数间的关系是什么？要点提炼1理想变压器的特点：(1)变压器铁芯内无 ；无 损失(2)原、副线圈不计 ，即无能量损失实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器2功率关系： 3电流关系：(1)若只有一个副线圈，有I1U1 ，即.(2)当有多个副线圈时I1U1 得I1n1 三、理想变压器中各量的制约关系和动态分析1变压器工作时的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比()一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2.(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入 ；P出减小，P入 ，P出为0，P入为 .(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比()一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1.2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RI2P出P入I1；(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、n2U2I2P出P入I1.四、各种各样的变压器1自耦变压器如图2所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用图2规律：，.2电压互感器、电流互感器(1)构造：小型变压器，如图3所示图3(2)接法：电压互感器原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；电流互感器原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表为了安全，外壳和副线圈应接地(3)作用：电压互感器可将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压电流互感器将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流一、对变压器原理的理解例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是 ( )A通过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相等C穿过副线圈磁通量的变化使得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 二、理想变压器基本规律的应用例2 理想变压器连接电路如图4甲所示，已知原、副线圈匝数比为101，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A，则( )图4A电压表读数为282 VB电压表读数为28.2 VC输入功率为56.4 WD输入功率为40 W三、理想变压器中的动态分析例3 如图5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5A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将增大四、各种各样的变压器例4 图6甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( )图6A线圈匝数n1n2，n3n2，n3n4C甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D乙图中的电表是电流表，输出端不可断路1(对变压器原理的理解)如图7所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1n241，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则副线圈中电流表的示数是( )图7A3 mA B48 mAC零 D与R阻值有关2(理想变压器基本规律的应用)如图8所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A以下判断正确的是( )图8A变压器输入功率为484 WB通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD变压器原、副线圈匝数比n1n21133(理想变压器中的动态分析)如图9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压u，其瞬时值表达式为u220 sin (100t) V，现把单刀双掷开关与a连接，则( )图9A电压表的示数为22 VB流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次C在滑动变阻器的触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变大D若把单刀双掷开关由a扳向b时，保持滑动变阻器的触头P不动，电压表示数变大，电流表的示数变小题组一 对理想变压器原理的理解1如图所示四个电路，能够实现升压的是 ( )2理想变压器原、副线圈匝数比为101，以下说法中正确的是( )A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是101B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为101D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为11题组二 理想变压器基本规律的应用3.如图1所示，一理想变压器的原线圈匝数为n11 100匝，接电压U1220 V的交流电，副线圈接“20 V 10 W”的灯泡，灯泡正常发光，可知 ( )图1A副线圈的匝数n2200匝B副线圈中的电流I20.5 AC原线圈中的输入功率为10 WD原线圈中的电流I10.1 A4.如图2所示，理想变压器的原线圈接在u220sin (100t) V的交流电源上，副线圈接有R55 的负载电阻原、副线圈匝数之比为21.电流表、电压表均为理想电表，下列说法中正确的是( )图2A原线圈中电流表的读数为1 AB原线圈中的输入功率为220 WC副线圈中电压表的读数为110 VD副线圈中输出交流电的周期为50 s5一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流已知两个线圈的匝数比为401，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率是( )A5 A,250 V,50 kWB5 A,10 kV,50 kWC200 A,250 V,50 kWD200 A,10 kV,2103 kW6.如图3所示为理想变压器，原线圈的匝数为1 000 匝，两个副线圈的匝数n250 匝，n3100 匝，L1是“6 V,2 W”的小灯泡，L2是“12 V,4 W”的小灯泡，当原线圈接上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为( )图3A. A B. A C. A D. A7.如图4所示，一只理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦交变电源相连，两个阻值均为20 的电阻串联后接在副线圈的两端图中的电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V则 ( )图4A电流表的读数为0.5 AB流过电阻的交变电流的频率为100 HzC交变电源的输出电压的最大值为20 VD交变电源的输出功率为2.5 W题组三 理想变压器中的动态分析8如图5所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R.开始时，开关S断开当开关S接通时，以下说法中正确的是 ( )图5A副线圈两端M、N的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C通过灯炮L1的电流减小D原线圈中的电流增大9如图6所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使 ( )图6A原线圈匝数n1增加B副线圈匝数n2增加C负载电阻R的阻值增大D负载电阻R的阻值减小题组四 各种各样的变压器10如图7所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1n21 0001，n3n41100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为( )图7A2.2103 W B2.2102 WC2.