2019高中物理 第二章 交变电流 6 变压器学案 教科版选修3-2.doc
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1、16 6变压器变压器学 习 目 标知 识 脉 络1了解变压器的构造2理解变压器的工作原理3理解理想变压器以及电压和匝数、电流和匝数之间的关系(重点、难点)4应用理想变压器解决实际问题(难点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、变压器的结构与原理1变压器的结构变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成,变压器的模型与符号如图 261 所示图 261(1)原线圈:与电源相连接的线圈,也叫初级线圈(2)副线圈:与负载相连接的线圈,也叫次级线圈2变压器的原理: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、副线圈中产生感应电动势3能量传
2、递电能从原线圈通过磁场传输给副线圈二、理想变压器的原副线圈中物理量之间的关系1电压关系:理想变压器的电压跟它们的匝数成正比公式:.U1 U2n1 n2当n1n2时,则有U1U2,叫降压变压器当n1n1,故 A 选项正确,B 选项错误合 作 探 究攻 重 难理想变压器基本关系的理解与应用1.电压制约当变压器原、副线圈的匝数比一定时,输入电压U1决定输出电压U2,即U2.n1 n2n2U1 n12功率制约P出决定P入,P出增大,P入增大 ;P出减小,P入减小;P出为 0,P入为 0.3电流制约当变压器原、副线圈的匝数比一定,且输入电压U1确定时,副线圈中的输出电流I2n1 n2决定原线圈中的电流I
3、1,即I1.n2I2 n1一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压在 220 V 的正弦交流电源上,如图 263 所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( )4图 263AU66 V,k BU22 V,k1 91 9CU66 V,k DU22 V,k1 31 3思路点拨:解答本题应注意以下两点:变压器的输入电压不等于电源电压 220 V原、副线圈中的电阻相同A A 设原、副线圈中的电流分别为I1、I2,则 ,故k .设原线圈两I1 I2n2 n11 3I2 1R I2 2R1 9端的电压
4、为U1,则 ,故U13U,而原线圈回路中电阻分担的电压为U,故U1 Un1 n23 11 33U220 V,解得U66 V选项 A 正确U 3公式及中的电压和电流一般指有效值,但也可以是最大值,但必须要对U1 U2n1 n2I1 I2n2 n1应. 针对训练1如图 264 所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 201,两个标有“12 V 6 W”字样的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是( )图 264A120 V,0.10 A B240 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 AD D 灯泡正常工作
5、,副线圈两端的电压U212 V,副线圈中的电流I22 A1 6 12A,根据匝数比得原线圈中的电流I1I20.05 A,原线圈两端的电压U120U2240 1 20V,选项 D 正确2用 220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是 110 V,通过负载的电流图像如图 265 所示,则 ( )5图 265A变压器输入功率约为 3.9 WB输出电压的最大值是 110 VC变压器原、副线圈匝数比是 12D负载电流的函数表达式i0.05sin A(100t 2)A A 根据理想变压器的输入功率等于输出功率,则P入P出P负110 W3.9 0.052W,故 A 选项正确;由于题
6、干中变压器输出电压的数值是有效值,则变压器的输出电压的最大值应是 110 V,故 B 选项错误;根据理想变压器的变压比关系式可得,变压器2U1 U2n1 n2原副线圈匝数比 ,故 C 选项错误;根据题图可得,负载电流的函数表达式为n1 n2U1 U22 1iImsin,解得i0.05sin 100t A故 D 选项错误(2 Tt0)理想变压器的动态分析变压器的动态电路分析,一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系);二是要遵循电路规律首先确定是哪些量在变,哪些量不变,然后根据相应的规律判断,具体问题具体分析一般分为以下两种情况:(1)原、副线圈匝数比不变分析原、副线圈的电压U1、U2,
7、电流I1、I2,输出和输n1 n2入功率P2、P1随负载电阻变化而变化的情况将变压器接到交流电源上,原线圈的输入电压为U1,副线圈两端电压U2为定值,流过副线圈的电流I2随负载电阻(U2n2 n1U1)(I2U2 R)的减小而增大,变压器输出功率P2(P2U2I2)也随着增大,不计变压器损失的能量,则变压器输入功率P1(P1P2)也增大,流过原线圈的电流I1也增大进行动态分析的(I1P1 U1)顺序是U1U2U1I2P2I2U2P1P2I1.n2 n1U2 R能量守恒P1 U1(2)负载不变上述物理量随原、副线圈匝数比的变化而变化的情况一般情况下,如果原线圈输入电压U1和匝数n1不变,当副线圈
8、匝数n2增大时,副线圈两端电压U2增大,流过副线圈的电流I2增大,变压器输出功率P2(P2U2I2)增大,(U2n2 n1U1)(I2U2 R)6则变压器的输入功率P1增大,流过原线圈的电流I1增大,反之,变化情况则相反(多选)如图 266 所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑片在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则( )图 266A保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D保
9、持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小思路点拨:保持Q的位置不动,则原、副线圈匝数比不变保持P的位置不动,则负载电阻不变BCBC 保持Q的位置不动,则U2不变,将P向上滑动时,R接入电路的电阻变大,根据I2知,I2变小,由得I1也变小,即电流表读数变小,选项 A 错误,选项 BU2 R0RI1 I2n2 n1正确;保持P的位置不动,将Q向上滑动时,U2变大,则根据P2知副线圈输出功U2 2 R0R率变大,由P1P2知,变压器原线圈输入功率P1变大,而P1I1U,输入电压U一定,I1变大,即电流表读数变大,选项 C 正确,选项 D 错误对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线
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