2019_2020学年高中物理第二章交变电流第六节变压器学案粤教版

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1、第六节　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、认识变压器1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与电源连接的线圈叫做原线圈，与负载连接的线

2、圈叫做副线圈．2．原理：原线圈的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量同时穿过原、副线圈，在副线圈中产生感应电动势，若在副线圈两端接入负载，负载中就会有交变电流．二、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．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＝.3．两类变压器：n2>n1的变压器叫升压变压器；n2

3、发热损耗的能量．3．电流与匝数关系：仅有一个副线圈的理想变压器原、副线圈中的电流跟它们的匝数成反比，即＝.4．功率关系：理想变压器的输入功率等于输出功率，即P1＝P2.1．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

4、．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、理解变压器的变压和变流1．理想变压器的特点(1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量．(2)变压器的铁芯不漏磁．(3)在铁芯内产生的感应电流及产生的热量不计．理想变压器是一个没有能量损失的理

5、想化模型．2．电动势关系：由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1，E2＝n2，所以＝.3．电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝.当有n组线圈时，则有：＝＝……4．功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，P入＝P出．5．电流关系：(1)当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得＝＝.(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋……得I1n1＝I2n2＋I3n3＋……例1

6、　(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每一匝线圈产

7、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∶2，D正确．例2　(2015·新课标全国Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图2所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则(　　)图2A．U＝66V，k＝B．U＝22V，k＝C．U＝66V，k＝D．U＝22V，

8、k＝答案　A解析　原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U，可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流I2＝，根据＝得原线圈电流I1＝，那么原线圈输入电压220V＝3U＋×R，整理可得U＝66V；原、副线圈电阻消耗的功率根据P＝I2R，电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得功率之比为P1∶P2＝1∶9，即k＝.根据以上分析可知选项A正确．[学科素养]　例2通过对原、副线圈的功率关系分析及电压和电流关系的分析，加以计算推导出了副线圈两端电压