高中物理 第2章 第6节 变压器学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

学案6变压器[目标定位]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、变压器的原理及电压与匝数的关系[问题设计]把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示)．图1(1)小灯泡能发光吗？为什么？(2)若小灯泡发光，那么小灯泡两端电压与什么因素有关？(3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论小灯泡亮或不亮的原因．答案(1)能发光．当左边线圈加上交变电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光．(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率都相同．若左边匝数为n1，则E1＝n1；若右边匝数为n2，则E2＝n2，故有＝.若忽略左边线圈的电阻，则有E1＝E电源，这样看来小灯泡两端电压与左侧交流电源电动势及两线圈匝数比都有关系．(3)不亮．原线圈接到恒定直流电源上，通过原线圈的电流的大小、方向均不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压，所以小灯泡不亮．这种现象说明，变压器不能改变恒定电流的电压．[要点提炼]1．变压器的构造：闭合铁芯、与交流电源相连接的线圈叫原线圈(匝数用n1表示，又叫做初级线圈)、与负载相连的另一个线圈叫副线圈(匝数用n2表示，又叫做次级线圈)，两个线圈都1绕在闭合铁芯上．2．变压器的工作原理是互感现象．因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(后两空填“变化”或“恒定”)3．变压器中的电压关系(1)只有一个副线圈：＝.(2)有多个副线圈：＝＝＝….4．变压器不能(填“能”或“不能”)改变交变电流的频率．5．原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载．(2)副线圈在其所处回路中充当电源．二、理想变压器中的功率关系及电流关系[问题设计]1．什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？答案理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗，所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．2．若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？答案由能量守恒定律，有P入＝P出，即U1I1＝U2I2，所以＝＝.3．若有多个副线圈时，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？答案若有多个副线圈P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…将U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入，得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…[要点提炼]1．理想变压器的特点：(1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失．(2)原、副线圈不计内阻，即无能量损失．实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器．2．功率关系：P入＝P出．3．电流关系：2(1)若只有一个副线圈时，有I1U1＝I2U2，即＝；(2)当有多个副线圈时，有I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，即I1n1＝I2n2＋I3n3＋…三、理想变压器中各量的制约关系和动态分析1．变压器工作时的制约关系(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＝.(2)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I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝.2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，负载电阻变化，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1；(2)负载电阻不变，匝数比变化，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.四、各种各样的变压器1．自耦变压器如图2所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用．图2规律：＝，＝.2．电压互感器、电流互感器(1)构造：如图3甲、乙所示．(2)接法：电压互感器原线圈并联在高压交流电路中，副线圈接电压表；电...