高中物理5.4 变压器学案新人教版选修.doc

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1、5.4变压器导学案【学习目标】1．知道变压器的构造．2．理解互感现象，理解变压器的工作原理．3．理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题．4．知道课本中介绍的几种常见的变压器．【学习重点和难点】重点：理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系。难点：分析解决理想变压器问题。【自主学习】一、变压器1．定义：用来改变的设备，称为变压器．2．构造：变压器由一个铁芯和两个线圈组成的．与连接的线圈叫原线圈，与连接的线圈叫副线圈．3．原理现象是变压器的工作基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的也不断

2、变化，变化的磁场在副线圈中产生．4．作用改变交变电流的，不改变交变电流的和．二、理想变压器1．理想变压器是一种模型．理想变压器有三个特点：（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都．（2）线圈绕组的电阻，无能损现象．（3）铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象．2．理想变压器的变压原理：是现象，即是变压器变压的成因．3．能量转换：变压器是把电能转化为又把磁场能转化为的装置．4．理想变压器的基本关系（1）输出功率输入功率P出＝P入，U1I1＝U2I2．（2）原副线圈两端的电压跟匝数成正比：．U1/U2=n1/n2（

3、3）原副线圈中的电流跟匝数成反比（仅限一个副线圈）：I1/I2=n2/n1．（4）原副线圈的交变电流的周期T和频率f．（5）理想变压器线圈中的电流决定线圈中的电流．原线圈中的电流随副线圈中电流的增大而，当有几组副线圈时，原、副线圈中的电流关系为n1I1＝n2I2＋n3I3＋…，其中n2、n3…为工作的副线圈的匝数．6．两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫变压器.【精讲点拨】一、理想变压器的工作原理1．什么是理想变压器？没有能量损失的变压器叫做理想变压器．理想变压器具有以下特点：―→2．变压

4、器的工作原理变压器的变压原理是电磁感应．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．其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能．(如上图)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＝.对于理想变压器，由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E

5、1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝.【特别提醒】　若通过原线圈的电流是恒定的，副线圈即使闭合也没有电流形成，若通过原线圈的电流是线性增大的，副线圈中感应电动势、电流是恒定的．例、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二、理想变压器的“两不改变”与“两改变”1．两不改变(1)不改变功率理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率，P入＝P出．当副

6、线圈为断路时，原线圈输入功率为零．(2)不改变频率在原线圈中接上周期性变化的电流，在副线圈中会激发出同频率的交变电流．2．两改变(1)改变电压由＝可知：若n1＞n2，则U1＞U2，降压；若n1＜n2，则U1＜U2，升压。(2)改变电流由P入＝P出及变压的规律可知，对于一个原线圈、一个副线圈的理想变压器有I1U1＝I2U2，得出＝＝，即＝.3、变压器多个副线圈问题如图所示是一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2、U3，相应的电流分别为I1、I2、I3.各物理量间的关系如下

7、：电压关系：＝＝，功率关系：I1U1＝I2U2＋I3U3.【特别提醒】　(1)＝和＝中电压和电流均为有效值(或最大值)．(2)＝仅对只有一个副线圈的情况适用．(3)＝对同一铁芯上的任意两个线圈(磁通量相同的即相同)都适用，但对“日”字型铁芯的情况不适用．(4)对多个副线圈的情况，理想变压器的能量守恒式总成立，即P1＝P2＋P3＋…＋Pn①或I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋InUn②将电压比公式代入，得电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…＋nnIn下脚标2、3、…n依次代表相应的副线圈及对应的功率、电压、电流．(5)由I1U1＝I2U2

8、知，高压线圈匝数多、电流小、导线细，低压线圈匝数少、电流大、导线粗，这是区别高压、低压线圈的方法．如下图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交