(浙江专版)2018-2019学年高中物理 第五章 第4节 变压器讲义(含解析)新人教版选修3-2

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1、变压器变压器的原理 电压与匝数的关系[探新知·基础练]1.变压器(1)构造:由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。①原线圈:与交流电源连接的线圈;②副线圈:与负载连接的线圈。(2)变压器的工作原理:变压器工作的基础是互感现象,电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈,也同时穿过副线圈,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。(3)作用:改变交变电流的电压,不改变交变电流的周期和频率。(4)原、副线圈的作用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。2.电压与匝数的关系(1

2、)理想变压器:没有能量损失的变压器。(2)电压与匝数的关系: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,即:=。(3)两类变压器:副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器;副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)1.变压器只能改变交变电流的电压,不能改变直流电的电压。(  )2.实际生活中,不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。(  )3.理想变压器可以改变交变电流的频率。(  )4.电流通过铁芯从原线圈流到副线圈。(  )答案:1.√ 2.√ 3.× 4.×[释疑难·对点练]1.理想变

3、压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁。(2)原、副线圈不计内阻,即不产生焦耳热。2.电动势关系由于互感现象,且没有漏磁,原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的,根据法拉第电磁感应定律有E1=n1,E2=n2,所以=。3.电压关系由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U1=E1,副线圈两端的电压U2=E2,所以=。4.探究理想变压器电压与匝数的关系过程(1)多用电表交流电压挡量程选择及读数:要先估计被测电压的大致范围,再选择恰当的量程,若不知道被测电压的大致范围,则应选择交流电的最大量程进行测量。(2)可拆变压器的组装:把两个线圈穿在铁芯上,闭合铁芯。

4、(3)设计实验数据记录表:n1n2n3n4123(4)输入、输出端电压的测量:用交流电压表测量输入、输出电压。(5)改变输入端电压,重新测量输入、输出端电压:改变输入电压,输出电压也随之改变,但是两者的比值不变。(6)对调原、副线圈,重新测量输入、输出端电压:对调原、副线圈后,输出端电压发生变化,两者的比值为对调前的倒数。(7)改变线圈匝数,重新测量输入、输出端电压:改变线圈匝数后,输出电压随之变化,输入、输出电压的比值也随之变化。(8)实验结果分析及结论得出:在误差允许的范围内,变压器线圈两端的电压与匝数成正比,数学表达式为:=。[试身手]1.理想变

5、压器原、副线圈匝数比为10∶1,下列说法中正确的是(  )A.穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等,但穿过每匝线圈的磁通量并不相等C.原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D.正常工作时,原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1解析:选D 对理想变压器,无磁通量损失,因而穿过两个线圈的磁通量相同,磁通量变化率相同,因而每匝线圈产生的感应电动势相等,才导致电压与匝数成正比,选项A、B、C错误;理想变压器可以忽略各种损耗,故输入功率等于输出功率,选项D正确。理想变压器中的功率关系及电流关系[探新知·基础

6、练]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。实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器。2.功率关系P入=P出。3.电流关系由I1U1=I2U2,可得=。[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)1.在理想变压器中原、副线圈的磁通量的变化率是一致的。(  )2.理想变压器能提高功率。(  )3.利用理想变压器可以提高电流。(  )答案:1.√ 2.× 3.√[释疑难·对点练]1.变压器的变压原理:当原线圈加上交流电压U1时,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生变化的磁通量,在原、副线圈中

7、都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流,它也在铁芯中产生变化的磁通量,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。2.能量转化:变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。3.根据理想变压器输入功率等于输出功率,即I1U1=I2U2,可得=,即通过原、副线圈的电流与原、副线圈的匝数成反比。4.由功率关系,当只有一个副线圈时,I1U1=I2U2,得==,当有多个副线圈时,I1U1=I2U2+I3U3+…,得I1n1=I2n2+I3n3+…。[试身手]2.如图所示,一理想变压器原、副

8、线圈的匝数比为1∶2,副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W,原线圈

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