2020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.pdf

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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U表示；副线圈两端的电压叫输出电压，用符号U12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．理想变

2、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Un1.1＝1.Un22In2.1＝2.In21四、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？图1答案能．当左边线

3、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．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ΔΦΔΦΔΦ变化率相等，若原线圈匝数为n，则U＝n，副线圈匝数为n，则U＝n，所以Δt111Δt222ΔtUn1＝1.Un222．变压器的变压关系Un(1)只有一个副线圈：1＝1.Un22UUU(2)有多个

4、副线圈：1＝2＝3＝…nnn1233．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1．理

5、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．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＝P入出．3．电流关系In(1)只有一个副线圈时，有UI＝UI，得nI＝nI，即1＝2.11221122In21(2)当有多个副线圈时，由UI＝UI＋UI＋…，得nI＝nI＋nI＋…1122331122334．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：输入电压U决定输出电压U.12(2)功率制约：P决定P，这体现了能量守恒的特点．出入(3)电流制约：输出电流I决定输入电流I.21例2理想变压器连接电

6、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，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DUUn解析由题图乙可知，U＝282V，则输入电压有效值U＝m≈200V．根据1＝1知，U＝20V，m12Un222In再根据1＝2知，I＝0.2A，输入功率P＝UI＝40W，故A、B、C错，D正确．In11121答案A解析U＝220V，根据U∶U＝n∶n得，U＝110V.212121PI＝＝0.1A，根据I∶I＝n∶n得I＝0.2A．所以正确答案是A.2U12211

7、2例3如图3所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n∶n∶n＝10∶5∶1，其中n接到1231220V的交流电源上，n和n分别与电阻R、R组成闭合回路．已知通过电阻R的电流I＝2A，232333电阻R＝110Ω，求通过电阻R的电流I和通过原线圈的电流I.2221图3答案1A0.7A解析由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在R上的电压2n5U＝2U＝×220V＝110V2n1101U110通过电阻R的电流I＝2＝A＝1A22R1102n1加在R上的电压U＝3U＝×220V＝22V33n1101根据输出功率等于输入功率得：UI＝UI＋UI112233代入数据解

8、得通过原线圈的电流为：I