2018版高中物理 第4章 远距离输电 4.2 变压器学案 鲁科版选修3-2

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1、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

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？-6-图1答案　能．当左边线圈加上交流

3、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U1＝n1，副线圈匝数为n2，则U2＝n2，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

4、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Φ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-6-1．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

5、、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U1I1＝U2I2，得n1I1＝n2I2，即＝.(2)当有多个副线圈时，由U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…4．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10∶1，当输入电压波形如图乙时

6、，电流表读数为2A，则(　　)图2A．电压表读数为282VB．电压表读数为28.2VC．输入功率为56.4WD．输入功率为40W答案　D解析　由题图乙可知，Um＝282V，则输入电压有效值U1＝≈200V．根据＝知，U2＝20V，再根据＝知，I1＝0.2A，输入功率P＝U1I1＝40W，故A、B、C错，D正确．答案　A解析　U2＝220V，根据U1∶U2＝n1∶n2得，U1＝110V.I2＝＝0.1A，根据I1∶I2＝n2∶n1得I1＝0.2A．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n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到22

7、0V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＝-6-2A，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3答案　1A　0.7A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U2＝U1＝×220V＝110V通过电阻R2的电流I2＝＝A＝1A加在R3上的电压U3＝U1＝×220V＝22V根据输出功率等于输入功率得：U1I1＝U2I2＋U3I3代入数据解得通过原线圈的电流为：I1＝0.7A.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

8、分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使