高中物理第五章交变电流5.4变压器学案新人教版选修

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1、4　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、变压器的原理1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈．2．原理：互感现象是变压器工作的基础．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．二、电压与匝数的关系1．理想变压器：没有能量损

2、失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型．2．电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝.3．理想变压器原、副线圈功率关系P1＝P2(填“>”、“＝”或“<”)．4．两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器．[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

3、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　250V　50kW　5A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

4、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，

5、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．

6、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

7、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圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系．答案　(1)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)由

8、能量守恒有P入＝P出，即U1I1＝U2I2.所以＝＝.(3)若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…将U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…[知识深化]1．电流关系(1)只有一个副线圈时，有U1I1＝U2I2，得：n1I1＝n2I2，即＝.(2)当有多个副线圈时，由I1U1＝I2U2＋I3U3＋……得：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…….2．功率关系从能量守恒看，理