2019-2020年高中物理 模塊要點回眸 第18點 學習理想變壓器的“一二三四” 教科版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 模塊要點回眸 第18點 學習理想變壓器的“一二三四” 教科版選修3-2 1．一個原理 根據(jù)電磁感應的原理來改變交變電流的電壓． 原線圈上加上交變電壓(U1)→原線圈中產(chǎn)生交變電流(I1)→鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量(Φ)→副線圈中產(chǎn)生交變電動勢(E)→副線圈負載上得到交變電壓(U2)→產(chǎn)生交變電流(I2)． 其能量轉(zhuǎn)變方式為：原線圈電能→磁場能→副線圈電能． 2．兩個特征 (1)無漏磁．即交變電流經(jīng)過原線圈時，產(chǎn)生的磁通量將沿閉合鐵芯全部通過副線圈，沒有一條磁感線不通過副線圈． (2)無熱損．即原、副線圈沒有電阻，不產(chǎn)生焦耳熱． 3．三個等式 (1)功率：P入＝P出 (2)電壓：＝＝… (3)電流：n1I1＝n2I2＋n3I3＋… 4．四個決定 (1)原線圈電壓U1由提供原線圈電壓的電源決定． (2)副線圈電壓U2由原線圈電壓及匝數(shù)比決定，與副線圈所接負載無關(guān)． (3)副線圈電流I2由副線圈電壓和副線圈所接負載決定． (4)原線圈電流I1由副線圈中的電流決定． 對點例題　如圖1所示，理想變壓器的交流輸入電壓U1＝220 V，有兩個副線圈，其中n2＝36匝，標有“6 V　9 W”、“12 V　12 W”的燈泡分別接在兩副線圈上且都正常發(fā)光，求： 圖1 (1)原線圈的匝數(shù)n1和另一副線圈的匝數(shù)n3； (2)原線圈中電流I1. 解題指導　由于兩個副線圈上的兩個燈泡均正常發(fā)光，所以兩個副線圈輸出的電壓等于各自連接的燈泡的額定電壓，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比關(guān)系即可求出原線圈的匝數(shù)n1和另一副線圈的匝數(shù)n3；根據(jù)輸出功率與輸入功率相等的關(guān)系可計算出原線圈上的電流I1. (1)由于兩燈泡都正常發(fā)光，所以有U2＝6 V，U3＝12 V. 根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系＝，＝得n1＝n2＝36＝1 320(匝)，n3＝n2＝36＝72(匝) (2)由于P入＝P出，P出＝P2＋P3，所以P入＝P2＋P3 即I1U1＝P2＋P3，則I1＝＝ A≈0.095 A 答案　(1)1 320匝　72匝　(2)0.095 A 規(guī)律總結(jié)　1.燈泡正常發(fā)光，意味著副線圈的電壓、電流、功率均已知． 2．副線圈為多個時，變壓比仍成立，而變流比不再適用． 3．副線圈為多個時，用原、副線圈上的功率相等來求往往較簡單． 1. 如圖2所示，理想變壓器原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈的匝數(shù)為n2，原線圈的兩端a、b接正弦交流電源，電壓表的示數(shù)為220 V，負載電阻R＝44 Ω，電流表A1的示數(shù)為0.20 A．下列判斷中正確的是(　　) 圖2 A．原線圈和副線圈的匝數(shù)比為2∶1 B．原線圈和副線圈的匝數(shù)比為5∶1 C．電流表A2的示數(shù)為1.0 A D．電流表A2的示數(shù)為0.4 A 答案　BC 解析　對于理想變壓器，P1＝U1I1＝2200.20 W＝44 W，則負載電阻消耗的功率P2＝P1＝44 W，據(jù)P2＝，得U2＝＝ V＝44 V，則＝＝＝，故B正確．A2的示數(shù)I2＝＝ A＝1.0 A，故C正確． 2. 自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分．一升壓式自耦變壓器的電路如圖3所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)．已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 V的交流電源上．當變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負載R上的功率為2.0 kW.設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1，負載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為 (　　) 圖3 A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A 答案　B 解析　根據(jù)理想變壓器電壓比關(guān)系＝，代入數(shù)據(jù)解得副線圈兩端的電壓有效值U2＝380 V，因理想變壓器原、副線圈輸入和輸出的功率相等，即P入＝P出＝U1I1，解得I1＝ A≈9.1 A，選項B正確，選項A、C、D錯誤．