高中物理 第二章 交变电流 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

第6节变压器1.知道变压器的构造，了解变压器的工作原理．(重点)2.理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题．(重点＋难点)3.探究理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题．(重点＋难点)4.了解电压互感器和电流互感器．一、变压器的结构与原理1．结构：一个铁芯和两组线圈．与电源相连的一组线圈称为原线圈，也叫初级线圈；另一组接负载，称为副线圈，也叫次级线圈．如图甲、乙所示，分别表示变压器模型与符号．2．工作原理：变压器工作的基础是电磁感应现象．变压器能否改变直流(恒定电流)电压？提示：不能．变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用．二、变压器的电压与匝数的关系1．理想变压器没有漏磁(磁通量全部集中在铁芯内)和发热损失(原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计)的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器．2．理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比，即＝.三、电流与匝数的关系＝(只适用于一个副线圈)．四、电压互感器和电流互感器1．电压互感器：如图甲所示，它是一种降压变压器．原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表．互感器将高压变为低压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压．2．电流互感器：如图乙所示，它是一种升压变压器．原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表．互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流电路的电流．变压器高电压线圈匝数多而导线细，低电压线圈匝数少而导线粗，这是区别高、低电压线圈的方法.理想变压器工作时的几个关系1．电压关系若理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈两端加交变电压U1，副线圈输出电压为U2.同理，有几组副线圈时，有＝＝＝….2．功率关系根据能量守恒定律，对于没有能量损失的理想变压器，输入功率等于输出功率，即P入＝P出．只有一个副线圈时，P1＝P2；存在多个副线圈时P1＝P2＋P3＋….3．电流关系由功率关系，当只有一组副线圈时，I1U1＝I2U2得＝＝当有几组副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…结合电压与匝数关系可知：I1n1＝I2n2＋I3n3＋….(1)变压器可以改变交变电流的电压，不能改变交变电流的周期和频率．(2)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值其关系不成立．命题视角1只有一个副线圈的变压器如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝2∶1，电表均为理想电表，两个电阻的阻值均为1Ω，C是电容器，其击穿电压为V．图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图像．下列说法正确的是()A．输入电压的频率为50Hz，经过变压器后通过电阻的交流电频率为25HzB．S断开时电压表的示数为1.41V，电流表的示数为0.35AC．S断开时电压表的示数为1V，电流表的示数为0.25AD．闭合开关S，电容器将被击穿[解题探究](1)变压器能否改变交流电的频率？(2)电表示数是交流电的有效值．(3)电容器击穿电压是最大值．[解析]由图乙知T＝0.02s，则f＝＝50Hz，变压器不改变交流电的频率，所以输出的交流电的频率仍为50Hz，故A错误．当S断开时，由＝可知，电压表的示数U2＝U1＝1V，I2＝＝0.5A，又＝，则电流表的示数I1＝I2＝0.25A，所以B项错误，C项正确．开关S闭合前，右端电阻R两端电压最大值为V，开关S闭合后，电容器C与右端电阻R并联，则并联总电阻小于1Ω，电容器两端的最大电压小于V，因为电容器的击穿电压为V，所以电容器不能被击穿，D项错误．[答案]C命题视角2多个副线圈的变压器如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1100匝．接入电压U1＝220V的电路中．(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6V，U3＝110V，它们的匝数n2，n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6V，20W”“110V，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？[思路点拨]熟练掌握理想变压器有多个副线圈时的基本关系(电压、电流、功率关系)是解决此类问题的关键．[解析](1)根据原、副线圈...