山东省威海二中高中物理 第三节 变压器导学案 教科版选修3-2

1 第三节第三节 变压器变压器 课标课标 通过实验 探究变压器电压与匝数的关系 课标解读课标解读 学习目标 学习目标 1 能说出变压器的构造 原线圈 副线圈 铁心 2 能掌握变压器的工作原理 互感现象是变压器工作的基础 3 能掌握理想变压器 输入和输出功率的关系 4 会应用理想变压器的电压与匝数关系 电流与匝数关系 5 能解决变压器上的电压是由原线圈决定的 而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的 重点难点重点难点 变压器的原理 课程导学课程导学 预习 1 变压器的构造包括 2 在原 副线圈上由于由 而发生互感现象 互感现象是变压器工作的基础 3 理想变压器磁通量全部集中在 内 变压器没有能量损失 等于输出功率 4 原 副圈只有一个的理想变压器电压跟匝数的关系 说明 对理想变压器各线 圈上电压与匝数成 关系 不仅适用于情况 对于多个副线圈的情况 即有 1 1 n U 这是为什么 5 只有一个副线圈的理想变压器电流跟匝数的关系 一旦有多个副线圈时 反 比关系即不适用了 可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出 U1I1 U2I2 U3I3 U4I4 再根据U2 1 2 n n U1 U3 1 3 n n U1 U4 1 4 n n U4 可得出 n1I1 6 变压器上的电压是由 决定的 而电流和功率是由 来决定的 为什么 课堂学习 一 变压器 1 定义 用来改变交流电压的设备 称为变压器 说明 变压器不仅能改变交变电流的电压 也能改变交变电流的电流 但是不能改变恒 定电流 2 构造 变压器由一个闭合铁芯 是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成的 和两个线圈 用绝缘导 线绕制 组成的 原线圈 和交流电源相连接的线圈 匝数为n1 副线圈 和负载相连接的线圈 匝数 为n2 许多情况副线圈不只一个 二 理想变压器 2 1 理想变压器是一种理想模型 理想变压器是实际变压器的近似 理想变压器有三个 特点 1 铁芯封闭性好 无漏磁现象 2 线圈绕组的电阻不计 无能损现象 3 铁芯中 的电流不计 铁芯不发热 无能损现象 说明 大型变压器能量损失都很小 可看作理想变压器 本章研究的变压器可当作理想 变压器处理 2 理想变压器的变压原理 互感现象 3 能量转换 变压器是把电能转化为磁场能又把磁场能转化为电能的装置 4 理想变压器的基本关系 1 输出功率输入功率的关系 2 原副线圈两端的电压的关系 3 原副线圈中的电流关系 仅限一个副线圈 1 2 2 1 n n I I 4 原副线圈的交变电流的周期T和频率f相同 5 理想变压器的三个决定关系 1 理想变压器输出功率决定输入功率 当副线圈空载时 变压器的输出功率为零 输入功率也为零 并且输入功率随着负载的变化而变化 若同时有多组副线圈工作 则 U1I1 U2I2 U3I3 UnIn成立 2 理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比所决定 无论副线圈是否 有负载 是单组还是多组 每组副线圈两端电压与原线圈两端电压都满足 3 理想变压器副线圈中的电流决定原线圈中的电流 原线圈中的电流随副线圈中电 流的增大而增大 当有几组副线圈时 原 副线圈中的电流关系为n1I1 n2I2 n3I3 其 中n2 n3 为工作的副线圈的匝数 说明 1 理想变压器工作时 若增加负载 相当于负载电阻减小 从而副线圈中的 电流增大 此时原线圈中电流也增大 若减少负载 相当于负载电阻增大 从而副线圈中的 电流减小 此时原线圈中的电流减小 若副线圈空载时 副线圈中的电流为零 那么原线圈 中的电流也为零 3 接在原 副线圈回路中的电表均视为理想电表 其内阻的影响忽略不计 三 几种常用的变压器 1 自耦变压器 2 调压变压器 巩固练习 1 如图 1 所示 变压器输入交变电压U一定 两个副线圈的匝数为 n2和 n3 把一电阻 先后接在 a b 间和 c d 间时 安培表的示数分别为 I 和 I 则 I I 为 A n22 n32 B 2 n 3 n C n2 n3 D n32 n22 2 有一个理想变压器 原线圈 1200 匝 副线圈 400 匝 现在副线圈上接一个变阻器 R 如图 2 所示 则下列说法中正确的是 A 安培表A1与A2 的示数之比为 3 1 图16 A 5 U a b c d 图 1 1A V1 V2 A2 16 图 R 6 图 2 3 B 伏特表V1与V2的示数之比为 3 1 C 原 副线圈的功率之比为 3 1 D 当变阻器滑动头向下移动时 原线圈的输入功率将增加 3 在某交流电路中 有一正在工作的变压器 原副线圈匝数分别为n1 600 n2 120 电 源电压U1 220V 原线 圈中串联一个 0 2A 的保险丝 为了保证保险丝不被烧坏 则 A 负载功率不超过 44w B 副线圈电流最大值不能超过 1A C 副线圈电流有效值不能超过 1A D 副线圈电流有效值不能超过 0 2A 4 如图所示 一理想变压器的原副线圈分别由双线圈 ab 和 cd 匝数都为 n1 ef 和 gh 匝数都为 n2 组成 用 I1和 U1表示输入电流和电压 I2和 U2表示输出电流和电压 在 下列四种连接法中 符合关系 U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1的有 A a 与 c 相连 b 与 d 相连作为输入端 e 与 g 相连 f 与 h 相连作为输出端 B a 与 c 相连 b 与 d 相连作为输入端 f 与 g 相连 以 e h 为输出端 C b 与 c 相连 以 a 与 d 为输入端 f 与 g 相连 以 e h 为输出端 D b 与 c 相连 以 a d 为输入端 e 与 g 相连 f 与 h 相连作为输出端 5 对于理想变压器 下列说法中正确的是 A 原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大 B 原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大 C 原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化 D 当副线圈的电流为零时 原线圈的电压也为零 6 如图所示 一个理想变压器 初级线圈接入U 2202sin100 t V 的交流电源 初 次级线圈匝数比为10 1 那么 A 用交流电压表测量次级输出电压为2202V B 次级交流电的频率为100Hz C 次级接入R 22 的电阻 则初级线圈的电流为1A D 次级接入 R 22 的负载 则变压器的输入功率为22W 7 如图所示的含有变压器的交流电路中 A1 A2都是交流 电流表 在开关 S 从闭合到断开的过程中 A1 A2电流表的读 数 I1和 I2的变化情况是 A I1变大 I2变小B I1变小 I2变大 C I1 I2都变小D I1 I2都变大 图16 8 a c b d e g f h 图 4 4 8 如图所示 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 A 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 9 如图所示 为一理想变压器 S 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电压 I1为原线圈