《(通用版)2018-2019版高中物理 第二章 交变电流 2.6 变压器学案 教科版选修3-2.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(通用版)2018-2019版高中物理 第二章 交变电流 2.6 变压器学案 教科版选修3-2.pdf（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、6 6变压器变压器学习目标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、变压器的结构与原理1。变压器的结构:变压器包括三个基本组成部分 ,一个铁芯及两组线圈 .两组线圈中的一组与电源相连，称为原线圈，也叫初级线圈;另一组接负载，称为副线圈，也叫次级线圈.2.变压器工作原理：当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中都产生感应电动势.二、理想变压器的电压与匝数的关系1
2、。理想变压器：理想变压器中，原、副线圈电流产生磁场的磁感线都集中在铁芯内,且没有能量损耗。2.理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比，即错误错误! !错误错误! !.三、理想变压器的电流与匝数的关系1.理想变压器的输入功率(选填“”、“”或“）输出功率，即U1I1U2I2。2.理想变压器的电流与匝数关系：只有一个副线圈时，错误错误! !错误错误! !.四、电压互感器和电流互感器1.电压互感器是一种降压变压器，它的初级并联在高压交流线路上，次级与交流电压表相连.2.电流互感器是一种升压变压器，它的原线圈串联在被测交流电路中，副线圈与交流电流表相连。即学即用1.判断下列说法的正误。（1）
3、理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。()（2）输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.()(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失。(）(4)理想变压器不能改变交变电流的频率.(）2.一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，则副线圈中的输出电压为_,输出功率为_,变压器原线圈中的电流为_。答案250 V50 kW5 A解析由错误错误! !错误错误! !，得U2错误错误! !错误错误! ! V250 V;由理想变压器功率关系,得P入P出U1I1U2I2250200 W50 kW，同时得I1错
4、误错误! !错误错误! ! A5 A。一、变压器的原理及电压与匝数的关系导学探究如图 1 所示，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(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端 ,另一个线圈（副线圈）连到小灯泡上。连接电路，接通电源，小灯泡能发光。图 1（1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？（2）小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等,与什么因素有关？（3）若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗?为什么？答案(1)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场，根据法拉第电磁感应定律知，在右线圈中会产生感应电动势，
5、右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.（2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率错误错误! !都相同，若左边匝数为n1，则U1E1n1错误错误! !。若右边匝数为n2,则U2E2n2错误错误! !，故有错误错误! !错误错误! !；若忽略左边线圈的电阻则有U1U电源，这样看来只要n1n2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等。小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关.(3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势。知识深化1.变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流。2.变压器不能改变交流电的频率与功率。3.变压器原、副线圈中电压关系(1）只有
6、一个副线圈：错误错误! !错误错误! !(2)有多个副线圈:错误错误! !错误错误! !错误错误! !例 1关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（）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C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，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电能,原、副线圈通过磁场联系在一起，故 D 错误。二、理想变压器原、副线圈的功率关系
7、和电流关系导学探究阅读教材回答下列三个问题:(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)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.(3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系。答案（1)理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压 ,忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗。所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入P出.（2)由能量守恒有P入P出，即U1I1U2I2。所以 错误错误! !错误错误! !。(3）若有多个副线圈，则P1P2P3,即U1I1U2I2U3I3将U1U2U3n1n2n3代
8、入得I1I2n1I1n2I2n3I3知识深化1。电流关系（1)只有一个副线圈时，有U1I1U2I2，得：n1I1n2I2，即错误错误! !错误错误! !。（2)当有多个副线圈时,由I1U1I2U2I3U3得：n1I1n2I2n3I3.2。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。例 2如图 2 所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和 均为理想电表，灯泡电阻RL6 ，AB两端电压u112错误错误! !sin 100t（V).下列说法正确的是（)图 2A。电流频率为 100 HzC.的读数为 0.5 A答案D解析根据u112错误错误! !sin 100t（V)及U错
9、误错误! !知U112 V，f错误错误! !50 Hz，选项 A 错误；根据错误错误! !错误错误! !得U2错误错误! !U1错误错误! !12 V6 V，即的读数为 6 V，选项 B 错误；又B。 的读数为 24 VD。变压器输入功率为 6 WI2错误错误! !错误错误! ! A1 A，即的读数为 1 A，选项 C 错误；根据P入P出及P出错误错误! !错误错误! !W6 W,选项 D 正确。1。电压表、电流表示数均为有效值。2.理想变压器P入P出.3.变压器不改变频率，即原、副线圈交变电流频率相等.三、理想变压器的动态分析1.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
10、电压U2,当变压器原、副线圈的匝数比错误错误! !一定时,有U2错误错误! !。（2）功率制约：P出决定P入,P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为 0，P入为 0.（3）电流制约：副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，当变压器原、副线圈的匝数比错误错误! !一定，且输入电压U1确定时,有I1错误错误! !。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.例 3(多选
11、）如图 3 所示，T为理想变压器，电流表、电压表均为理想交流电表。R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，L为电感线圈，A、B两点间接正弦交流电，则（)图 3A.只将滑片P1下移时,电流表示数变小B。只将滑片P2下移时，电压表示数变大C.只增大交流电的电压时，电流表示数变大D.只增大交流电的频率时,电压表示数不变答案AC解析只将滑片P1下移时，变压器副线圈输出电压U2减小，由U1I1错误错误! !可知，U1、R不变，I1减小，A 正确；只将滑片P2下移时，副线圈电路中的总电阻减小，U2不变，因此副线圈电路中的电流增大，R1两端的电压增大,R3两端的电压减小，电压表的示数减小，B 错误;只增大交
12、流电的电压时，根据变压器的变压比公式可知 ,副线圈两端的电压增大 ,因此副线圈的电流增大，根据变流比公式可知，原线圈的电流增大，故电流表示数增大，C 正确；只增大交流电的频率时，电感线圈的感抗增大 ,副线圈电路中的总电阻增大 ,总电流减小，R1两端的电压减小，R3两端的电压增大，电压表示数增大，D 错误.针对训练如图 4 所示，理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计.当 S 闭合时()图 4A.电流表 A1的读数变大，电流表 A2的读数变小B.电流表 A1的读数变大，电流表 A2的读数变大C。电流表 A1的读数变小，电流表 A2的读数变小D.电流表 A1的读数变小，电流表 A2的读数
13、变大答案B解析当 S 闭合后，变压器副线圈电路中的总电阻R减小,而输出电压不变.由I2错误错误! !得I2增大，即电流表 A2的读数变大，变压器的输出功率变大。由U1I1U2I2可知,I1变大，即电流表 A1的读数也变大，选项 B 正确。四、自耦变压器和互感器1.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图 5 所示.图 52。互感器交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器。电压互感器：实质是降压变压器,可以把高电压变成低电压。(如图 6
14、 所示)图 6电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流.（如图 7 所示）图 7例 4(多选）如图 8 甲、乙所示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 8A.线圈匝数n1n2，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,输出端不可断路答案CD解析题图甲中的原线圈并联在电路中 ,为电压互感器，是降压变压器，n1n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3n4,其中的电表为电流表，故选项 C、D 正确.1.电压互感器应并联接入电路,电流互感器应串联接入电路.2。电压互感器是把高电压变成低电压
15、，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2。3。电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2。例 5如图 9 所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图,它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0220 V,n02 200 匝，挡位 1、2、3、4 对应的线圈匝数分别为 220 匝、500 匝、1 100 匝、2 200 匝.电动机 M 的内阻r4 ，额定电压为U220V，额定功率P110 W。下列判断正确的是(）图 9A.当选择挡位 3 时，电动机两端电压为 110 VB.当挡位由 3 变换到 2 时，电动机的功率增大C。当选择挡位 2 时，电动机的热功率为
16、 1 WD。当选择挡位 4 时，电动机的输出功率为 110 W答案A解析由电压与匝数的关系U0U3n0n3,解得U3110 V，A 正确;当挡位由 3 变换到 2 时，输出电压减小,电动机的功率减小，B 错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I错误错误! !0.5 A，热功率PrI2r1 W，输出功率为PPr（1101) W109 W，D 错误;当没有达到额定功率时，热功率小于 1 W，C 错误。1。(变压器的工作原理 )(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是(）A。每匝线圈中磁通量的变化率B.交变电流的频率C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D。原线圈的感应电动
17、势和副线圈的感应电动势答案ABC2.（理想变压器基本关系的应用)(多选）如图 10 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 10A.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n1n2113答案BDn1解析变压器的输入功率等于输出功率P1P2I2U22。260 W132 W，选项 A 错误； n2错误错误! !错误错误! !错误错
18、误! !，选项 D 正确；由错误错误! !错误错误! !得I1错误错误! !I2错误错误! !2。2 A0。6 A,选项 B 正确；根据I错误错误! !得通过副线圈的电流的最大值I2m错误错误! !I2错误错误! !错误错误! ! A，选项 C 错误。3.(理想变压器的动态分析）如图 11 所示，理想变压器原线圈输入电压uUmsint，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。和 是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是（）图 11A。I1和I2表示电流的平均值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中，U2不变、
19、I1变大D。滑片P向下滑动过程中,U2变小、I2变大答案C解析电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项 A、B 错误.根据错误错误! !错误错误! !得U2错误错误! !U1，U1不变，则U2不变，滑片P向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，由闭合电路欧姆定律知I2变大，根据错误错误! !错误错误! !得I1错误错误! !I2,I1变大,故 C 正确，D 错误.4.（互感器）(多选）如图 12 所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是 220 V 和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为1001,乙图中原、副线圈匝数比为110，则（）图 12A。甲图中的电表是电压表，输
20、电电压为 22 000 VB。甲图是电流互感器，输电电流是 100 AC。乙图中的电表是电压表，输电电压为 22 000 VD.乙图是电流互感器，输电电流是 100 A答案AD解析根据错误错误! !错误错误! !,有U1错误错误! !U2错误错误! !220 V22 000 V，故 A 正确；题图甲是电压互感器，故 B 错误;题图乙是电流互感器，电表是电流表，故 C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比错误错误! !错误错误! !，有I1错误错误! !I2错误错误! !10 A100 A，故 D 正确。尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容
21、进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。This article is collected and compiled by my colleagues and I in ourbusy schedule. We proofread the content carefully before the release ofthis article, but it is inevitable that there will be someunsatisfactory points. If there are omissions, please correct them. Ihope this article can solve your doubts and arouse your thinking. Partof the text by the users care and support, thank you here! I hope tomake progress and grow with you in the future.