2019-2020學年高中物理 第3章 4 變壓器學案 新人教版選修1-1

四、變壓器學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道變壓器的基本構(gòu)造2理解變壓器的工作原理(難點)3學會用變壓器原、副線圈的電壓與兩線圈匝數(shù)的關(guān)系解決問題(重點)4知道常見的變壓器的類型及它們的應用一、變壓器的結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)如圖所示，實物是示教變壓器，它像各種變壓器一樣，主要由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈(也叫繞組)兩部分組成，鐵芯由硅鋼片疊合而成，線圈由漆包線繞成工作時，變壓器的一個線圈跟前一級電路連接，叫做原線圈，也叫初級線圈(初級繞組)；另一個線圈跟下一級電路連接，叫做副線圈，也叫次級線圈(次級繞組)2作用能改變交變電流的電壓，不改變交變電流的周期和頻率3常用符號如圖甲所示，是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的原、副線圈構(gòu)成圖乙是變壓器的符號甲乙二、變壓器為什么能改變電壓1電磁感應現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)當原線圈通過電流時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中磁場的強弱和方向也都在不斷變化，通過鐵芯副線圈中的磁場也在不斷變化，于是副線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應電動勢2線圈的各匝導線之間是相互串聯(lián)的，每匝的感應電動勢加在一起，就是整個線圈的感應電動勢因此，在同一個鐵芯上，哪個線圈的匝數(shù)多，哪個線圈的電壓就高1思考判斷(1)變壓器主要由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈組成()(2)變壓器不但能改變交流電壓，也能改變直流電壓(×)(3)變壓器的原、副線圈是用導線連接在一起的，所以當原線圈接交流電源時，副線圈有電流輸出(×)(4)變壓器的工作原理是電磁感應()(5)變壓器副線圈匝數(shù)多，則副線圈的電壓高()(6)變壓器的輸入功率決定輸出功率，有P入P出(×)2下面可以將電壓升高供給家用電燈的變壓器是()C電壓升高，原線圈的匝數(shù)要少于副線圈的匝數(shù)，要接交流電，接直流電時變壓器不工作，故C正確3(多選)如圖所示為變壓器的示意圖，它被用來升高發(fā)電機的輸出電壓，下列說法中正確的是()A圖中M是閉合的鐵芯B發(fā)電機應與線圈相連，升高后的電壓由c、d兩端輸出C電流以鐵芯為通路從一個線圈流到另一個線圈D變壓器是根據(jù)電磁感應原理工作的AD由題設(shè)知該變壓器為升壓變壓器，所以原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)，故為輸入端即接發(fā)電機，為輸出端，選項B錯；鐵芯提供閉合的磁路，使電能先變成磁場能再在副線圈中變成電能，所以C項錯故選A、D.理想變壓器及其工作原理1.理想變壓器的特點(1)變壓器變壓時不計能量損失，即輸入功率等于輸出功率(2)原、副線圈不計內(nèi)阻因為理想變壓器不計一切電磁能量損失，因此，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，一般實際變壓器都可以看成是理想變壓器2變壓器的工作原理電磁感應現(xiàn)象當交變電流通過原線圈時，由于電流的大小和方向在不斷改變，所以鐵芯中的磁場也在不斷變化，這樣變化的磁場就在副線圈中產(chǎn)生感應電動勢，由于原、副線圈匝數(shù)不同，所以副線圈中輸出的電壓與原線圈中的電壓不同，這樣就達到了改變交流電壓的目的1(多選)對一正在工作中的變壓器，下列說法正確的是()A副線圈中的電流是從原線圈中傳過來的B鐵芯是用來導電的C副線圈中電流變小，原線圈中的電流也一定減小D副線圈相當于一個電源CD原、副線圈及鐵芯間都是彼此絕緣的，鐵芯是用來導磁的，故A、B錯誤；由能量守恒知C正確；副線圈把磁場能轉(zhuǎn)化為電能，給用電器提供電壓電流，相當于一個電源，D正確理想變壓器的規(guī)律1.理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系基本關(guān)系功率關(guān)系P入P出電壓關(guān)系，與負載、副線圈的多少無關(guān)頻率關(guān)系f1f2(變壓器不改變交流電的頻率)因果關(guān)系(n1和n2不變時)(1)由U2U1可知U1決定U2，即原線圈兩端電壓決定副線圈兩端的電壓(2)由P入P出可知輸出功率決定輸入功率，功率按需分配2.變壓器的種類(1)升壓變壓器：n2n1時，U2U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫升壓變壓器(2)降壓變壓器：n2n1時，U2U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫降壓變壓器【例】如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為201，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220 V60 W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則()A電流表的示數(shù)為 AB電源輸出功率為1 200 WC電流表的示數(shù)為 AD原線圈端電壓為11 VC由燈泡正常發(fā)光可知，副線圈電壓為220 V，由可知，原線圈電壓U120×220 V4 400 V，選項D錯誤；又因輸入功率等于輸出功率，P1P260 W，故選項B錯誤；電流表讀數(shù)為有效值，原線圈中電流I1 A A，故選項A錯誤，選項C正確注意事項(1)變壓器能改變交流電的電壓、電流，不能改變周期、頻率(2)理想變壓器遵守能量守恒定律：P入P出2如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為12；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220 V，額定功率為22 W；原線圈電路中接有電壓表和電流表現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，則()AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU110 V，I0.2 ADU110 V，I0.2 AA直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220 V、0.1 A故原線圈中的電壓、電流分別為110 V、0.2 A1下列關(guān)于變壓器的說法中正確的是()A變壓器是把電能通過磁場能再次轉(zhuǎn)換成電能的裝置B變壓器的原、副線圈組成閉合回路C變壓器的鐵芯中產(chǎn)生交變電流D變壓器的副線圈中產(chǎn)生直流電A變壓器就是將電能通過磁場能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A正確變壓器是根據(jù)互感原理制成的，原、副線圈并不能構(gòu)成閉合回路，變壓器鐵芯中沒有電流但有磁通量的變化，在原、副線圈中的電流都是交流電，由此可知B、C、D錯誤2一臺理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比n1n2201，原線圈接入220 V的交流電壓，副線圈向一電阻為110 的用電器供電，則副線圈中的電流為()A2 AB0.1 AC0.5 AD0.005 AB由得U2U1×220 V11 V，副線圈中電流為I2 A0.1 A，故選項B正確3(多選)理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為101，以下說法中正確的是()A穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是101B穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等C原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為101D正常工作時，原、副線圈的輸入、輸出功率之比為11BD對理想變壓器，可以認為無磁通量損漏，因而穿過兩個線圈的交變磁場相同，磁通量的變化率相同，因而每匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢相等，才導致電壓與匝數(shù)成正比；理想變壓器可以忽略熱損耗，故輸入功率等于輸出功率故選B、D.- 6 -