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.doc

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1、6 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

2、势.二、理想变压器的电压与匝数的关系1.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=.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U1I1=U2I2.2.理想变压器的电流与匝数关系:只有一个副线圈时,=.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

3、流表相连.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)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10kV的线路中降压并提供200A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1,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 250V 50kW 5A解析 由=,得U2

4、==V=250V;由理想变压器功率关系,得P入=P出=U1I1=U2I2=250×200W=50kW,同时得I1==A=5A.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)

5、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,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都相同,若左边匝数为n1,则U1=E1=n1.若右边匝数为n2,则U2=E2=n2,故有=;若忽略左边线圈的电阻则有U1=U电源,这样看来只要n1≠n2,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

6、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)只有一个副线圈:=(2)有多个副线圈:===…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Φ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

7、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

8、.(2)由能量守恒有P入=P出,即U1I1=U2I2.所以==.(3)若有多个副线圈,则P1=P2+P3+…,即U1I1=U2I2+U3I3+…将U1

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