鲁科版选修32 4.2 变压器 学案.doc

第2讲变压器目标定位1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理.2.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题.3.了解自耦变压器的工作原理一、变压器的结构1构造：主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈(绕组)组成2物理量：(1)与电源相连的线圈叫原线圈或初级线圈，与负载相连的线圈叫副线圈或次级线圈(2)原线圈两端的电压叫输入电压，用符号u1表示；副线圈两端的电压叫输出电压，用符号u2表示3分类：按输出电压的升降，变压器分为升压变压器和降压变压器二、变压器的工作原理1工作原理：互感现象是变压器工作的基础2理想变压器：在理想变压器中，通过原、副线圈的变化磁通量相同，在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相同三、变压器电压与匝数的关系1.2.四、自耦变压器1特点：是只有1个绕组的变压器2作用：(1)这个绕组可以当做原线圈接电源，而绕组的一部分当做副线圈接负载，成为降压变压器(2)可以将绕组的一部分当做原线圈接电源，而将整个绕组当做副线圈接负载，成为升压变压器想一想1.把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上(如图1所示)，小灯泡能发光吗？为什么？图1答案能当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光想一想2.若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？答案不发光.一、变压器“变压”的原理电压与匝数的关系1变压器的工作基础是互感现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率相等，若原线圈匝数为n1，则u1n1，副线圈匝数为n2，则u2n2，所以.2变压器的变压关系(1)只有一个副线圈：.(2)有多个副线圈：3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电源4变压器不改变交流电的频率例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答案bc解析i变化，则磁场变化，由于面积s不变，故变化，a错误；因理想变压器无漏磁，故b、c正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故d错误二、理想变压器的功率关系和电流关系1理想变压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失(2)原、副线圈不计内阻，即无能量损失2理想变压器的功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，p入p出3电流关系(1)只有一个副线圈时，有u1i1u2i2，得n1i1n2i2，即.(2)当有多个副线圈时，由u1i1u2i2u3i3，得n1i1n2i2n3i34电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：输入电压u1决定输出电压u2.(2)功率制约：p出决定p入，这体现了能量守恒的特点(3)电流制约：输出电流i2决定输入电流i1.例2理想变压器连接电路如图2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2a电压表读数为282 v b电压表读数为28.2 vc输入功率为56.4 w d输入功率为40 w答案d解析由题图乙可知，um282 v，则输入电压有效值u1200 v根据知，u220 v，再根据知，i10.2 a，输入功率pu1i140 w，故a、b、c错，d正确答案a解析u2220v，根据u1u2n1n2得，u1110v.i20.1a，根据i1i2n2n1得i10.2a所以正确答案是a.例3如图3所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1n2n31051，其中n1接到220v的交流电源上，n2和n3分别与电阻r2、r3组成闭合回路已知通过电阻r3的电流i32a，电阻r2110，求通过电阻r2的电流i2和通过原线圈的电流i1.图3答案1a0.7a解析由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在r2上的电压u2u1220v110v通过电阻r2的电流i2a1a加在r3上的电压u3u1220v22v根据输出功率等于输入功率得：u1i1u2i2u3i3代入数据解得通过原线圈的电流为：i10.7a.三、几种常见的变压器1自耦变压器如图4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4规律：，.2电压互感器(1)构造：小型降压变压器，如图5甲所示(2)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表，为了安全，外壳和副线圈应接地(3)作用：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图53电流互感器(1)构造：小型升压变压器，如图乙所示(2)接法：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：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例4普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图6所示，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为icd，为了使电流表能正常工作，则()图6aab接mn、cd接pq，iabicdbab接mn、cd接pq，iabicdcab接pq、cd接mn，iabicddab接pq、cd接mn，iabicd答案b解析根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得ab接mn、cd接pq，iabicd，故b正确.变压器原理分析1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答案bd解析对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同，磁通量的变化率相等，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比，故a、c错误，b正确；理想变压器没有能量损失，故输入功率等于输出功率，故d正确理想变压器基本规律的应用2理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为i1、i2，电压为u1、u2，功率为p1、p2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是()ai1由i2决定bu2与负载有关cp1由p2决定d以上说法都不正确答案ac3.如图7所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为201，两个标有“12v,6w”的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是()图7a120v,0.10a b240v,0.025ac120v,0.05a d240v,0.05a答案d解析灯泡正常工作，副线圈电压u212v，副线圈电流i22a1a，根据匝数比得原线圈电流i1i20.05a，原线圈电压u120u2240v，选项d正确互感器的应用4如图8所示，l1和l2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1n