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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

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_第1页
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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...

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