2019版高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器学案 新人教版选修3-2.doc

14 4 变压器变压器学习目标 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、变压器的原理1构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈2原理：互感现象是变压器工作的基础原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势二、电压与匝数的关系1理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型2电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即.U1 U2n1 n23理想变压器原、副线圈功率关系P1P2(填“>” 、 “”或“n2，n3>n4C甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D乙图中的电表是电流表，输出端不可断路答案 CD解析 题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，其中的电表为电流表，故选项 C、D 正确1电压互感器应并联接入电路；电流互感器应串联接入电路2电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2.3电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.7例 5 如图 9 所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0220 V，n02 200 匝，挡位 1、2、3、4 对应的线圈匝数分别为 220 匝、500 匝、1 100 匝、2 200 匝电动机 M 的内阻r4 ，额定电压为U220 V，额定功率P110 W下列判断正确的是( )图 9A当选择挡位 3 时，电动机两端电压为 110 VB当挡位由 3 变换到 2 时，电动机的功率增大C当选择挡位 2 时，电动机的热功率为 1 WD当选择挡位 4 时，电动机的输出功率为 110 W答案 A解析 由电压与匝数的关系U0U3n0n3，解得U3110 V，A 正确；当挡位由 3 变换到 2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B 错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I 0.5 A，热功率PrI2r1 W，输出功率为PPr(1101) W109 W，D 错误；P U当没有达到额定功率时，热功率小于 1 W，C 错误1(变压器的工作原理)(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是( )A每匝线圈中磁通量的变化率B交变电流的频率C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势答案 ABC2(理想变压器基本关系的应用)(多选)如图 10 所示，将额定电压为 60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上闭合开关 S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为 220 V 和 2.2 A以下判断正确的是( )图 108A变压器输入功率为 484 WB通过原线圈的电流的有效值为 0.6 AC通过副线圈的电流的最大值为 2.2 AD变压器原、副线圈匝数比n1n2113答案 BD解析 变压器的输入功率等于输出功率P1P2I2U22.2×60 W132 W，选项 A 错误；由得，选项 D 正确；由得I1I2×2.2 A0.6 A，选项U1 U2n1 n2n1 n2U1 U2220 6011 3I1 I2n2 n1n2 n13 11B 正确；根据I得通过副线圈的电流的最大值I2mI2 A3.1 A，选项 C 错Im2211 5 2 误3(理想变压器的动态分析)如图 11 所示，理想变压器原线圈输入电压uUmsin t，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示下列说法正确的是( )图 11AI1和I2表示电流的平均值BU1和U2表示电压的最大值C滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D滑片P向下滑动过程中，U2变小、I2变大答案 C解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项 A、B 错误根据得U1 U2n1 n2U2U1，U1不变，则U2不变，滑片P向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，n2 n1由闭合电路欧姆定律知I2变大，根据得I1I2，I1变大，故 C 正确，D 错误I1 I2n2 n1n2 n14(互感器)(多选)如图 12 所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是 220 V 和10 A，已知甲图中原、副线圈匝数比为 1001，乙图中原、副线圈匝数比为 110，则( )图 129A甲图中的电表是电压表，输电电压为 22 000 VB甲图是电流互感器，输电电流是 100 AC乙图中的电表是电压表，输电电压为 22 000 VD乙图是电流互感器，输电电流是 100 A答案 AD解析 根据，有 U1U2×220 V22 000 V，故 A 正确；题图甲是电压互感U1U2n1n2n1n21001器，故 B 错误；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故 C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比，有 I1I2×10 A100 A，故 D 正确I1I2n4n3n4n3101