2017-2018学年高中物理 第二章 交变电流 6 变压器学案 教科版选修3-2

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1、6变压器[目标定位]　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.掌握理想变压器的功率关系.3.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.一、变压器的结构与原理1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路图中的符号.图1(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副线圈(匝数用n2表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个线圈都绕在闭合铁芯上.(2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做初级线圈.(3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做次级线圈.2

2、.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U1＝n1，副线圈匝数为n2，则U2＝n2，所以＝.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(填“改变”或“不改变”)交流电的频率.深度思考(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2所示)，小灯泡能发光吗？为什么？(2)若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？图2答

3、案　(1)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.(2)不发光.例1　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.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势答案　ABC变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变功率和交变电流的频率.二、理想变压器的规律1.理想变压器

4、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，即也无能量损失.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，即P入＝P出.3.变压器的变压关系(1)只有一个副线圈：＝.(2)有多个副线圈：＝＝＝……4.电流关系(1)只有一个副线圈时，由U1I1＝U2I2，得：n1I1＝n2I2，即＝(2)当有多个副线圈时，由I1U1＝I2U2＋I3U3＋……得：n1I1＝n2I2＋n3I3＋……5.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.(填“U1”

5、或“U2”)(2)功率制约：P出决定P入，这体现了能量守恒的特点.(填“P出”或“P入”)(3)电流制约：输出电流I2决定输入电流I1.(填“I1”或“I2”)深度思考变压器为什么不能改变交流电的频率？答案　因为原、副线圈中的磁通量变化情况相同，所以变压器不能改变交流电的频率.例2　如图3所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6Ω，AB两端电压u1＝12sin100πt(V).下列说法正确的是(　　)图3A.电流频率为100HzB.的读数为24VC.的读数为0.5AD.

6、变压器输入功率为6W解析　根据u1＝12sin100πt(V)及U＝知U1＝12V，f＝＝50Hz，选项A错误；根据＝得U2＝U1＝×12V＝6V，即的读数为6V，选项B错误；又I2＝＝A＝1A，即的读数为1A，选项C错误；根据P1＝P2及P2＝＝W＝6W，选项D正确.答案　D(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、副线圈电流频率相等.针对训练　如图4所示，将额定电压为60V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

7、和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A.以下判断正确的是(　　)图4A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3答案　BD解析　变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60W＝132W，选项A错误；由＝得＝＝，选项D正确；由＝得I1＝I2＝×2.2A＝0.6A，选项B正确；根据I＝得通过副线圈的电流的最大值I2m＝I2＝A，选项C错误.例3　如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为

8、n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，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I3＝2A，电阻R2＝110Ω，求通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1.图5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U2＝U1＝×220V＝110V通过电阻R2的电流I2＝＝A＝1A加在R3上的电压U3＝U1＝