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1、桃州中学 2011-2012 高二物理教学案 2011 年 月 日1第五章 交变电流5.4 变压器 【教学目标】1知道变压器的构造2理解互感现象，理解变压器的工作原理3理解理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题4理解理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题5知道课本中介绍的几种常见的变压器重点：理想变压器的原、副线圈中电压与匝数，电流与匝数的关系 难点：分析解决理想变压器基本问题【自主预习】复习1产生感应电动势的条件是：_感应电动势大小与_成正比法拉第电磁感应定律的表达式为_2家庭用的电灯、电饭煲、洗衣机的电源都是_V 的_电流，而交变电流
2、在送往住户前的电压都很高，要想得到用户需要的电压，就必须经过_改变电压新课一、变压器1定义：用来改变 的设备，称为变压器2构造：变压器由一个 铁芯和两个线圈组成的二、理想变压器1理想变压器是一种 模型 理想变压器有三个特点：（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量 都 （2）线圈绕组的电阻 ，无能损现象（3）铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象2理想变压器的变压原理：是 现象， 即是变压器变压的成因3能量转换：变压器是把电能转化为 又把磁场能转化为 的装置4理想变压器的基本关系（1）输出功率等于输入功率 P 出 P 入 ， U1I1 U2I2（2）原副线圈两端的电
3、压跟匝数成正比：U 1/U2=n1/n2（3）原副线圈中的电流跟匝数成反比（仅限一个副线圈）：I 1/I2=n2/n1（4）原副线圈的交变电流的周期 T 和频率 f 相同（5）理想变压器 线圈中的电流决定 线圈中的电流原线圈中的电流随副线圈中电流的增大而增大，当有几组副线圈时，原、副线圈中的电流关系为n1I1 n2I2 n3I3，其中 n2、 n3为工作的副线圈的匝数三、几种常用的变压器1自耦变压器2调压变压器3互感器 电压互感器 电流互感器【典型例题】一、理想变压器的常规理解桃州中学 2011-2012 高二物理教学案 2011 年 月 日2【例 1】 理想变压器原、副线圈匝数比为 101，
4、以下说法中正确的是()A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是 101B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 101D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为 11二、变压器中的三种关系【例 2】一理想变压器，原线圈匝数 n11100，接在电压为 220 V 的交流电源上，当它对 11只并联的“36 V，60 W”灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压器副线圈的匝数n2_，通过原线圈的电流 I1_A【例 3】 如图 543 所示为一理想变压器，原线圈的输入电压 U13 300 V，副线圈的输出电压 U2220 V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数 U0
5、2 V，则(1)原、副线圈的匝数各是多少？(2)当 S 断开时，A 2 的示数 I25 A，那么 A1 的示数是多少？(3)当 S 闭合时，A 2 的示数将如何变化？A 1 的示数如何变化？三、理想变压器的常规考查【例 4】 一理想变压器原、副线圈匝数比 n1n 2115.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压 u 如图 1 所示副线圈仅接入一个 10 的电阻则 ()A流过电阻的电流是 20 AB与电阻并联的电压表的示数是 100 V2C经过 1 分钟电阻发出的热量是 6103 JD变压器的输入功率是 1103 W四、理想变压器的动态分析【例 5】 一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值
6、保持不变，副线圈有可调电阻 R.设原线圈的电流为 I1，输入功率为 P1，副线圈的电流为 I2，输出功率为 P2.当 R 增大时()AI 1 减小，P 1 增大B I 1 减小，P 1 减小CI 2 增大，P 2 减小 DI 2 增大，P 2 增大思维步步高 当负载增大时，哪些物理量是不变的，哪些物理量是变化的？是输出功率决定输入功率还是输入功率决定输出功率？功率和电流间的关系是什么？桃州中学 2011-2012 高二物理教学案 2011 年 月 日3【课后练习】1在正常工作的理想变压器的原副线圈中，数值上不一定相等的物理量为A交流电的频率 B端电压的最大值C电流的有效值 D电功率2对于理想变
7、压器，下列说法中正确的是（ ）A原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B原线圈的输入电流，随着副线圈的输出电流增大而增大C原线圈的电压，不随副线圈的输出电流变化而变化D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零3一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为 n1和 n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为 U1和 U2、 I1和 I2、 P1和 P2已知 n1n2，则（ ）A U1U2， P1 P2 B P1 P2， I1U2 D P1P2， I1I24图中， a、 b 为输入端，接交流电源， c、 d 为输出端，则输出电压大于输入电压的电路是（ ）5.某变电站用原、副线圈匝数
8、比为 n1n 2 的变压器，将远距离输来的电能送到用户，如图 4所示将变压器看作理想变压器，当正常工作时，下列说法正确的是()A原、副线圈电压比为 n2 n1B原、副线圈电流比为 n1 n2C原、副线圈电压比为 n1 n2D变压器的输入功率与输出功率的比为 n1n 26如图 5 所示，理想变压器的原线圈接在 u220 sin 2100t V 的交流电源上，副线圈接有 R55 的负载电阻原、副线圈匝数之比为 21.电流表、电压表均为理想电表，下列说法中正确的是()A原线圈中电流表的读数为 1 AB原线圈中的输入功率为 220 W2C副线圈中电压表的读数为 110 V2D副线圈中输出交流电的周期为
9、 50 s7如图 6 所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形原、副线圈匝数比 n1n 2101，串联在原线圈电路中电流表的示数为 1 A，则()A与副线圈并联的电压表在 t0.510 2 s 时的示数为 220 V2桃州中学 2011-2012 高二物理教学案 2011 年 月 日4B副线圈所接用电器有 1 min 内消耗的电能为 1.32104 JC1 s 内通过副线圈所接用电器的电荷量为 60 CD副线圈中电流有效值为 10 A8如图 7 所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 L1 和 L2，输电线的等效电阻为 R，开始时，开关 S 断开当 S 接通时，以下说法中正
10、确的是()A副线圈两端 M、N 的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻 R 两端的电压将增大C通过灯泡 L1 的电流减小D原线圈中的电流增大9调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图 8 所示线圈 AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB 间加上正弦交流电压 U，移动滑动触头P 的位置，就可以调节输出电压在输出端连接了滑动变阻器 R 和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为 Q，则( )A保持 P 的位置不动，将 Q 向下移动时，电流表的读数变大B保持 P 的位置不动，将 Q 向下移动时，电流表的读数变小C保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D保持 Q 的位置不动，将 P 沿逆
11、时针方向移动时，电流表的读数变小10如图 11 所示，交流发电机电动势的有效值 E20 V，内阻不计，它通过一个 R6 的指示灯连接变压器变压器输出端并联 24 只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V，0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比(2)发电机的输出功率11在图 12 中，降压变压器的变压系数是 3，即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是31.初级线圈的输入电压是 660 V，次级线圈的电阻为 0.2 ，这台变压器供给 100 盏(220 V,60 W)的电灯用电求：(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率(2)接通时次级线圈的端电压(3)每盏灯的
12、实际功率桃州中学 2011-2012 高二物理教学案 2011 年 月 日5答案：例 1.解析此题考查的是对变压器原理的掌握， 对理想变压 器， A 选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量 变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比D 选项认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率答案BD例 2. 180 匝，3 A例 3解析(1)根据变压比： 及 有n1n0 U1U0 n2n0 U2U0n1 n0 1 匝1 650 匝U1U0 3 3002n2 n0 1 匝110 匝U2U0 2202(2)由其是理想变压器得P 入 P 出I1U1I 2U2I
13、1 I2 5 A0.33 AU2U1 2203 300(3)开关 S 闭合时，负载增加， 总电阻减小，副 线圈的输出电压 U2 不变， I2 ，即 I2 增U2R加输出功率 P 出 I 2U2 也增加根据理想变压器 P 入 P 出 ，即 I1U1I 2U2，原线圈中的电流 I1 也随之增大了答案(1)1 650 匝110 匝(2)0.33 A(3)变大变大例 4. 答案D解析设输入电压为 U1，输出电压为 U2，由 知 U2100 V，I A10 A，故U1U2 n1n2 U2R 10010选项 A、B 错误；1 分钟内电阻 产生的热量 QI 2Rt10 21060 J60 000 J，故选项
14、 C 错误；P 输入 P 输 出 110 3 W，故 选项 D 正确U2R例 5. 答案B解析副线圈的电压不变，当副 线圈接的电阻 R 增大时，I 2 减小，P 2 减小，因 为 P1P 2，所以 P1 减小， I1 I2，I1 也减小n2n1课后练习1BC 2ABC 3ABC 4C5. 答案C解析电压之比等于匝数之比，根据 输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比6. 答案A解析先计算副线圈的电压的有效值，原 线圈电压的有效 值为 220 V，根据匝数之比可以得到副线圈的电压的有效值为 110 V，根据负载电阻的大小可以知道副线圈中输出电流为 2 A，根桃州中学 2011-2012 高二物理教学案 2
