2019_2020版高中物理第二章交变电流6变压器讲义精练（含解析）教科版

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1、6　变压器[学科素养与目标要求]　物理观念：1.了解变压器的构造及几种常见的变压器.2.理解变压器的工作原理，并能运用电磁感应的规律进行解释．科学思维：1.理想化方法构建变压器模型.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．科学探究：了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法，经历探究过程，分析现象得出探究结果．一、变压器的结构与原理1．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

2、为副线圈，也叫次级线圈．2．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：原、副线圈电流产生磁场的磁感线都集中在铁芯内，且没有能量损耗的变压器．2．电压与匝数的关系：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，＝.

3、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．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

4、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如图所示，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．(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为

5、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)当左边线圈连接交流电源时，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，在右边线圈中会产生感应电动势，右边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，若左边线圈匝数为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

6、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．1．变压器的原理是互感现象．当原线圈接交变电压时，在铁芯中产生周期性变化的磁场，在副线圈中会产生感应电动势，由于原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上，所以穿过每一匝线圈的磁通量的变化率相等，但由于原、副线圈匝数不同，故电压不同．说明：(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)变压器原、副线圈中交流电的频率相等，即变压器不改变交流电的频率．2．变压器原、副线圈中电压关系(

7、1)只有一个副线圈：＝(2)有多个副线圈：＝＝＝…例1　(多选)如图1所示的理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶2，U1＝220sinωt(V)，n1＝1100匝，以下说法中正确的是(　　)图1A．穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1∶2B．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为VC．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2VD．原、副线圈电压的最大值之比为1∶2答案　BCD解析　对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量的变化率相同，A错误．根据E1＝n1得磁通量的变化率的最大值为

8、每一匝线圈产生的电动势的最大值，即()max＝V＝V，所以每一匝产生的电动势的有效值为0.2V，B、C正确．由于匝数比为1∶2，所以原、副线圈电压最大值之比也为1∶