2019-2020年高二物理变压器教案 新课标 人教版.doc

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2019-2020年高二物理变压器教案 新课标 人教版教学目标:知识和技能:知道变压器的构造,理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系,能应用它分析、解决基本问题。过程与方法:探究变压器的结构,变压原理,原副线圈的电流与匝数的关系。情感态度和价值观:查找资料了解各种变压器的应用,提高学习物理的兴趣。重点:变压器的工作原理和工作规律难点:理解副线圈两端电压是与原线圈频率相同的交变电流,推导变压器原、副线圈电流与匝数的关系新课教学1变压器的构造由一个闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。如图1所示。铁芯原线圈副线圈12343412U1U2U2U1原线圈:跟电源相连,用绝缘线绕成的副线圈:跟负载相连,用绝缘线绕成的闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。强调:线圈必须绕在铁芯上。2变压器的工作原理演示实验当原线圈接入交变电压时,副线圈两端拉入交变电压表会有读数,若原线圈不接电源,副线圈接入的交流电压表没有读数。图.1U3U1U212V提问1:原、副线圈并没有直接连接,为什么副线圈两端的电压表会有读数?答:是铁芯使原、副线圈发生了联系,原线圈中接入了交变电流,则副线圈中就有交变电流产生。分析问题:(1)套在变压器铁芯上的两只线圈起什么作用?强调:原、副线圈之间是通过交变磁场相互联系的从能量的角度看,显然变压器不能产生电能,它只是通过交变磁场传输电能。(2)根据刚才分析,原、副线圈即使不套在闭合铁芯上,它们之间仍然存在电磁感应关系,那么为什么说铁芯是变压器的必要组成部分?演示实验将一只灯泡串接的变压器副线圈两端,调节变压器,使灯泡正常发光,然后拆去变压器铁芯的一边,使铁芯不闭合。立刻可看到灯泡变得很暗。说明:没有铁芯但靠得很近的原、副线圈的确存在互感关系,但它传输电能的效率太差,因为大部分磁感线都流失在线圈外,漏失的磁感线不会在原、副线圈之间起传输电能作用。而铁芯由于被磁化,绝大部分磁感线集中在铁芯上,大大增强了变压器传输电能的效率。小结:原、副线圈有共同的铁芯,穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都相同,由于原、副线圈中有交变电流而发生了互感现象,使电能可以通过磁场从原线圈到达副线圈。(3)原、副线圈之间的电压关系提问2:感应电动势的大小与什么有关?(磁通量变化率线圈匝数)由于原、副线圈中的电流共同产生的磁通量相同,因而这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。推导变压比公式:原、副线圈中产生感应电动势大小分别为:,由此可得: 根据自感现象,原线圈中感应电动势E1起阻碍电流变化的作用,跟加在原线圈两端电压U1的作用相反,且电阻很小,则有E1U1。副线圈相当于一个电源,感应电动势E2相当于电源的电动势,内阻很小,则有E2U2,故: 结论:理想变压器(这种忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器称为理想变压器)的原副、线圈的两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。从能量角度看,变压器不能产生电能,它只是通过交变磁场传输电能。问:变压器能不能改变直流电压?指出:(1)n2n1 时,U2U1,称升压变压器 (2)n2n1 时,U2U1,称降压变压器(4)变压器原、副线圈电流与匝数的关系大型变压器铁芯中漏磁可以忽略不计,电能没有通过电磁波辐射出去,铜导线绕成的线圈电阻很小,不计导线上的热损,即无铜损。硅钢片极薄,且彼此绝缘,由于电感产生的涡流可忽略,即无铁损。所以大型变压器均可认为是理想变压器,即无任何电能损失。因此:P入P出,即I1U1I2U2,而U1/U2=n1/n2所以:强调指出:以上结论仅限于副线圈只有一个的情况,但无认有几个副线圈,对理想变压器,P入P出恒成立。提问:原、副线圈的导线粗细为不什么不同?这样做有什么好处?3介绍几种常见的变压器:自耦变压器、调压器、互感器等。教材P47 1.自耦变压器2.互感器 电压互感器 电流互感器例:为了安全,机床上照明电灯用的电压是36V,这个电压是把220V的电压降压后得到的,如果变压器的原线圈是1140匝,副线圈是多少匝?用这台变压器给40W的电灯供电,原、副线圈中的电流各是多大?巩固练习1.理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n24:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为( )A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关2.如图所示,理想变压器的输入端电压 u=311 sin100 t(V) ,原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ;若图中电流表读数为 2 A ,则 ( )A.电压表读数为 220 V B.电压表读数为 22 VC.变压器输出功率为 44 W D.变压器输入功率为 440 W3.如图所示,一理想变压器初次级线圈的匝数比为3:1,次级接三个相同的灯泡,均能正常发光,初级线圈中串有一个相同的灯泡L,则 ( )A.灯L也能正常发光 B.灯L比另三灯都暗C.灯L将会被烧坏 D.不能确定4.图所示,在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在图示变压器的铁芯的左右两个臂上,当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中间的臂,已知圈1、2的匝数之比为N1:N2=2:1,在不接负载的情况下 ( )A.当线圈1输入电压220V,线圈2输出电压为110VB.当线圈1输入电压220V,线圈2输出电压为55VC.当线圈2输入电压为110V时,线圈1电压为220VD.当线圈2输入电压为110V时,线圈1电压为110V5.如图所示电路中,当a、b两端与e、f两端分别加上220V的交流电压时,测得c、d间与g、h间的电压均为110V,若分别在c、d与g、h两端加上110V的交流电压,则a、b间与e、f间的电压分别为 ( )A.220V,220V B.220V,110V C.110V,110V D.220V,06.如图所示理想变压器原副线圈匝数之比:n1:n2=4:1,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R连接组成闭合回路,当直导线AB在匀速强磁场中沿导轨匀速地向左作切割磁感线运动时,安培表A1的读数为12mA,那么安培表A2的读数为 ( )A.0 B.3mA C.48mA D.与R值大小无关7.如图所示为两个互感器,在图中圆圈内a、b表示电表,已知电压比为100,电流比为10,电压表的示数为220V,电流表的示数为10A,则 ( )A.a为电流表,b为电压表 B.a为电压表,b为电流表C.线路输送电功率是2200W D.线路输送电功率是2.2106W8.如图所示理想变压器,三个线圈匝数分别为n1、n2、n3,线圈两端电压分别为U1、U2、U3其中线圈1接交流电源,线圈中电流分别为I1、I2、I3,则以下关系正确的是 ( )A.U1:U2=n1:n2,U2:U3=n2:n3 B.I1:I2=n1:n3,I1:I3=n3:n1C.n1I1=n2I2+n3I3 D.U1I1=U2I2+U3I39.如图所示,理想变压器初、次级线圈的匝数之比n1:n2=2:1,且分别接有完全相同的纯电阻,电源的电压为U,则次级线圈的输出电压为 ( )A. B. C. D.10.如图所示理想变压器两边连接着四盏额定电压为U的相同的电灯,它们均正常发光,如每只电灯的电阻为R,则输入端ab处的输入电压和电流各是多大?(导线电阻忽略不计).11.如图所示,变压器副线圈中有电阻R=7.26,消耗功率为6W,另有一单匝线圈串接有毫伏表,读数为uO=50mV,原线圈两端电压为u=311sintV,求原、副线圈的匝数和铁芯内的磁通量变化率的表达式.12.如图所示,一个理想变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上,向额定电压为1.80104V的霓虹灯供电,使它正常发光,为了安全,需要原线圈回路中接入熔断器,使画线圈电路中电流超过12mA时,溶丝便熔断.(1)溶丝的熔断电流是多大?(2)当副线圈电路中电流为10mA时,变压器的输入功率是多大?
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