高中物理 第二章 交变电流 2.6 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

6变压器[学习目标]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、变压器的结构与原理1.变压器的结构：变压器包括三个基本组成部分，一个铁芯及两组线圈.两组线圈中的一组与电源相连，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.2.变压器工作原理：当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中都产生感应电动势.二、理想变压器的电压与匝数的关系1.理想变压器：理想变压器中，原、副线圈电流产生磁场的磁感线都集中在铁芯内，且没有能量损耗.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、理想变压器的电流与匝数的关系1.理想变压器的输入功率＝(选填“>”、“<”或“＝”)输出功率，即U1I1＝U2I2.2.理想变压器的电流与匝数关系：只有一个副线圈时，＝.四、电压互感器和电流互感器1.电压互感器是一种降压变压器，它的初级并联在高压交流线路上，次级与交流电压表相连.2.电流互感器是一种升压变压器，它的原线圈串联在被测交流电路中，副线圈与交流电流表相连.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.(√)(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.(×)(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.(×)(4)理想变压器不能改变交变电流的频率.(√)2.一台理想降压变压器从10kV的线路中降压并提供200A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________.答案250V50kW5A解析由＝，得U2＝＝V＝250V；由理想变压器功率关系，得P入＝P出＝U1I1＝U2I2＝250×200W＝50kW，同时得I1＝＝A＝5A.一、变压器的原理及电压与匝数的关系[导学探究]如图1所示，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(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路，接通电源，小灯泡能发光.图1(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？(3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？答案(1)当左边线圈加上交流电压时，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，在右线圈中会产生感应电动势，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U1＝E1＝n1.若右边匝数为n2，则U2＝E2＝n2，故有＝；若忽略左边线圈的电阻则有U1＝U电源，这样看来只要n1≠n2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关.(3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势.[知识深化]1.变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流.2.变压器不能改变交流电的频率与功率.3.变压器原、副线圈中电压关系(1)只有一个副线圈：＝(2)有多个副线圈：＝＝＝…例1关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈答案C解析通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误.二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系[导学探究]阅读教材回答下列三个问题：(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？(2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.(3)根据能量守恒推导有多个副线...