高中物理 第5章 交变电流 4 变压器学案 新人教版选修3-2-新人教版高中选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

4变压器[学习目标]1.[物理观念]了解变压器的构造及几种常见的变压器．2.[科学思维]理解互感现象和变压器的工作原理．(重点)3.[科学思维]掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用．(重点)4.[科学思维]掌握理想变压器的功率关系，并导出原、副线圈中的电流关系及应用．(难点)一、变压器的原理1．变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈．2．原理：互感现象是变压器的工作基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．3．作用：改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率．4．注意(1)变压器不改变交变电流的周期和频率．(2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的．二、电压与匝数的关系1．理想变压器(1)定义：没有能量损失的变压器．(2)特点①变压器铁芯内无漏磁．②原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热．③铁芯中不产生涡流．2．原、副线圈的电压关系(1)对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1，E2＝n2，所以＝.(2)由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝.当有多组线圈时，则有＝＝＝…3．两类变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器．(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压高的变压器．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压．(√)(2)实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器．(√)(3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率．(×)(4)理想变压器是客观存在的．(×)(5)＝适用于任何理想变压器．(√)2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，下列说法中正确的是()A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1D[对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的磁通量相同，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，选项A、B、C错误；理想变压器可以忽略各种损耗，故输入功率等于输出功率，选项D正确．]3．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则电流表A2的示数为()A．3mAB．0C．48mAD．与负载R的值有关B[导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过副线圈的磁通量变化，在副线圈上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过．]理想变压器的基本关系1.电压关系U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…或＝＝＝…2．功率关系输入功率等于输出功率，即P入＝P出，U1I1＝U2I2.3．电流关系由功率关系可知，当只有一个副线圈时，＝＝；当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，I1n1＝I2n2＋I3n3＋…4．原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同．【例1】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6Ω，AB两端电压u1＝12sin100πt(V)．下列说法正确的是()A．电流频率为100HzB.的读数为24VC.的读数为0.5AD．变压器输入功率为6WD[根据u1＝12sin100πt(V)及U＝知U1＝12V，f＝＝50Hz，选项A错误；根据＝得U2＝U1＝×12V＝6V，即的读数为6V，选项B错误；又I2＝＝A＝1A，即的读数为1A，选项C错误；根据P1＝P2及P2＝＝W＝6W，选项D正确．]变压器中提到的电压关系、电流关系、电路中电表的示数等，指的都是交流电的有效值.[跟进训练]1．(多选)如图所示，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A．以...