高中物理 第二章 交变电流 变压器学案 粤教版选修3-2.doc

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1、学案5　变压器[学习目标定位]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．1．当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感．利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈．2．电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积，即P＝UI.变压器就是改变交流电压的设备．一、认识变压器1．构成：变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成．2．原线圈(也称为

2、初级线圈)：变压器与电源连接的线圈．副线圈(也称为次级线圈)：变压器与负载连接的线圈．二、探究变压器的电压与匝数的关系1．理想变压器：忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器．2．理想变压器电压与匝数的关系：＝.三、理想变压器原、副线圈中的电流1．理想变压器输出功率和输入功率相等．2．理想变压器原、副线圈中的电流关系＝.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

3、小灯泡发光，那么小灯泡两端的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

4、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．互感现象是变压器的工作基础．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”)2．变压器不能(填“能”或“不能”)改变交变电流的频率．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．原、副线圈的地位(1

5、)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，电流与匝数间的关系是什么？答案　若有

6、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：(1)若只有一个副线圈，有I1U1＝I2U2，即＝.(2)当有多个副线圈时I1U1＝I2U2＋I3U3＋……得I1n1＝I2n2＋I3n3＋……三、理想变压器中各量的制约关

7、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

8、n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.一、对变压器的原理的理解例1　(双选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　)A．通过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相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副