粤教版选修32 第2章 第6节　变压器 学案.doc

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)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、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二、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作升压变压器；n2n1，能使电压降低的变压器叫作降压变压器基础自测1思考判断(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()(4)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()(5)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()(6)当副线圈空载(断路)时，原线圈中无电流()(7)当副线圈空载时，原线圈上电压为零()【提示】(1)变压器只能改变交流电的电压(5)原线圈输入的电流与副线圈中电流无关(7)副线圈空载，原线圈电压不为零，仍符合电压比等于匝数比2(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abc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3机床上的照明电灯用的电压是36 v，是将220 v电压经降压变压器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 a b0.18 a,1.1 a c5.5 a,1.1 ad0.15 a,0.9 abi2 a1.1 a，又p1p2，则i1 a0.18 a，故b正确合 作 探 究攻 重 难对变压器的理解1变压器的变压原理是电磁感应如图261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、副线圈中都会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图2612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(多选)如图262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262a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bc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.针对训练1关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是() 【导学号：97752126】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c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错误理想变压器的规律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、一个副线圈的情况n1i1n2i2n3i3u1i1u2i2u3i3适于一个原线圈、多个副线圈的情况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.(多选)如图263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263a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将增大思路点拨：保持u1不变，由分析u2的变化，再由功率相等分析i1的变化u1决定u2，i2决定i1.abd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正确理想变压器动态问题的处理方法(1)首先抓住三个制约关系：输入电压u1决定输出电压u2；输出电流i2决定输入电流i1；输出功率p2决定输入功率p1.(2)把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化(3)根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化针对训练2一自耦变压器如图264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u2,0在将滑动触头从m点顺时针旋转到n点的过程中()图264au2u1，u2降低bu2u1，u2升高cu2u1，u2降低du2u1，u2升高ca、b间作为原线圈(匝数不变)接电压为u1的交变电流，在滑动触头由m点移动到n点的过程中，相当于副线圈的匝数变少，由变压器工作原理知，u1u2，且u2降低，选项c正确当 堂 达 标固 双 基1(多选)理想变压器原、副线圈匝数之比为101，以下说法中正确的是()a穿过原、副线圈磁通量之比是101b穿过原、副线圈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11bd对理想变压器无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比，选项b正确，a、c错误；对理想变压器输入功率等于输出功率，d正确2.如图265所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n241，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表a1的示数是12 ma，则电流表a2的示数为() 【导学号：97752127】图265a3 mab0c48 mad与负载r的值有关b变压器只能工作于交流电路，不能工作于恒定电压和恒定电源的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以a2中无电流通过3.如图266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266a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 vc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4.如图267为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器，原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头p，使输出电压有效值由220 v降至110 v调节前后()【导学号：97752128】图267a副线圈中的电流比为12b副线圈输出功率比为21c副线