高中物理 5.5 变压器学案(新人教版)选修.doc

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1、变压器[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.掌握理想变压器的功率关系.3.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题．一、变压器的原理1．变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路图中的符号．图1(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副线圈(匝数用n2表示)．输入电压是U1，输出电压是U2，两个线圈都绕在闭合铁芯上．(2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做初级线圈．(3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做次级线圈．2．变压器的工作基础变压器的工作基础是互感现象．想一想　(1)把两个

2、没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上(如图2所示)，小灯泡能发光吗？为什么？图2答案　能．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通量，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)若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？答案　不发光．二、电压与匝数的关系1．理想变压器：没有能量损失的变压器．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．降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器

3、．4．升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器．一、变压器“变压”的原理1．变压器的工作基础是互感现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率相等，若原线圈匝数为n1，则U1＝n1，副线圈匝数为n2，则U2＝n2，所以＝.2．变压器的变压关系(1)只有一个副线圈：＝.(2)有多个副线圈：＝＝＝…….3．原、副线圈的地位(1)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．4．变压器不改变交流电的频率例1　理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是(　　)A．每匝线圈中磁通量的变化率B．交变电流的频率C．原线圈的输入功

4、率和副线圈的输出功率D．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势答案　ABC二、理想变压器的功率关系和电流关系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．2．理想变压器的功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．3．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＋…….4．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：输入电压U1决定输出电压U2.(2)功率制约：P出决

5、定P入，这体现了能量守恒的特点．(3)电流制约：输出电流I2决定输入电流I1.图3例2　如图3所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则(　　)A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝110V，I＝0.2AD．U＝110V，I＝0.2A解析　U2＝220V，根据U1∶U2＝n1∶n2得，U1＝110V．I2＝＝0.1A，根据I1∶I2＝n2∶n1得I1＝0.2A．所以正

6、确答案是A.答案　A针对训练　用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V，通过负载的电流随时间变化的图象如图4所示，则(　　)图4A．变压器输入功率约为3.9WB．输出电压的最大值是110VC．变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin(100πt＋)A答案　A解析　变压器的输入功率等于输出功率，等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积，所以P＝UI＝110V×A≈3.9W，A正确；输出电压的有效值是110V，最大值是110V，所以B错；变压器原、副线圈匝数之比是2∶1，C错；负载电流的函数表达式是i＝

7、0.05sin(100πt)A，D错．图5例3　如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到220V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路．已知通过电阻R3的电流I3＝2A，电阻R2＝110Ω，求通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1.解析　由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在R2上的电压U2＝U1＝×220V＝110V通过电阻R2的电流I2＝＝A＝1A加在R3上的电压U3＝U1＝×220V＝22V根据输出功率等于输入功率得：U1I1＝U2I2＋U3I3代入数据解