高二物理学案 5.4《变压器》（人教版选修3-2）

1115.4 变压器 学案（人教版选修3-2）1_现象是变压器工作的基础原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁通量，不仅穿过_也穿过_，则副线圈中就要产生_尽管原、副线圈没有导线相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈2原、副线圈的电压之比等于两个线圈的_，公式表示为_如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈低，这种变压器称为_；如果原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈高，这种变压器称为_3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4对理想变压器，下列说法中正确的是( )A原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零5某变电站用原、副线圈匝数比为n1n2的变压器，将远距离输送的电能送给用户，如图1所示，将变压器看作理想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是( )图1A原、副线圈电压比为n2n1B原、副线圈电流比为n1n2C原、副线圈电压比为n1n2D变压器的输入功率与输出功率的比为n1n2【概念规律练】知识点一 变压器的基本规律1如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )图2A电流表的示数为 AB电源输出功率为1 200 WC电流表的示数为 AD原线圈端电压为11 V2某变压器原、副线圈匝数比为559，原线圈所接电源电压按如图3所示的规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是( )图3A输出电压的最大值为36 VB原、副线圈中电流之比为559C变压器输入、输出功率之比为559D交流电源电压有效值为220 V，频率为50 Hz知识点二 常见变压器3如图4所示，M、N为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是( )图4A在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈N3的导线粗B甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D甲、乙两图中的电表均为交流电流表4如图5所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值UAB100 V，R040 ，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为_V，通过电阻R0的电流有效值为_A.图5【方法技巧练】一、变压器动态问题的分析方法5如图6所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈的电压，则( )图6A保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小C保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大图76如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线等效电阻为R.开始时，开关S断开当S接通时，以下说法中正确的是( )A副线圈两端M、N的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C通过灯泡L1的电流减小D原线圈中的电流增大二、有多个副线圈的理想变压器问题的分析方法7理想变压器如图8所示，原线圈匝数n11 000匝，两副线圈匝数分别为n2600匝，n3200匝，当原线圈两端接在220 V的交流电源上时，原线圈上电流为2 A，通过R2的电流为1 A，则通过R3的电流为( )图8A10 A B7 AC3 A D1 A8如图9所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n11 100匝，接入电压U1220 V的电路中图9(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U26 V，U3110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6 V，20 W”、“110 V，60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？参考答案课前预习练1互感 原线圈 副线圈 感应电动势2匝数之比 降压变压器 升压变压器3C 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，原副线圈通过磁场联系在一起，故D错误4AB 理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误5C 电压之比等于匝数之比，根据输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比，也就等于线圈匝数比的反比课堂探究练1C 因为灯泡正常发光所以副线圈中的电流I2 A A根据公式得I1I2 A A，即电流表的示数应为 A，故A错，C对；电源的输出功率等于变压器的输入功率，由P入P出可得电源的输出功率为60 W，故B选项错误；根据公式，得U1U2220 V4 400 V，故D选项错误点评 变压器的基本规律(1)电压关系：只有一个副线圈时或当有多个副线圈时(2)功率关系：P入P出：只有一个副线圈时，P1P2当有多个副线圈时P1P2P3(3)电流关系：只有一个副线圈时，由P1P2知，I1U1I2U2，得，即当有多个副线圈时，由P1P2P3知I1U1I2U2I3U3，得I1n1I2n2I3n32D 由题图知原线圈电压最大值为220 V，周期T2102 s，故电压有效值为220 V，频率为50 Hz；由，得输出电压的最大值为36 V，原、副线圈电流之比为955，输入、输出功率应相等，所以正确答案为D.点评 变压器的电压关系、电流关系是各物理量的有效值(或最大值)间的关系，例如公式中，若U1是有效值则U2就是有效值，若U1是最大值则U2就是最大值3C 电压互感器输入端分别接在两根线上，次级匝数比初级匝数少；电流互感器输入端只能串联在电路中，次级匝数比初级匝数多点评 甲图是电压互感器，乙图是电流互感器，它们分别与电压表和电流表的使用方法相同，即：电压互感器测电压时需并联接入电路，电流互感器测电流时需串联接入电路它们利用变压器的原理把高电压、大电流变成低电压、小电流，以方便测量4200 5解析 由理想变压器公式 得UCDUAB2100 V200 V，又由I2 A5 A.点评 自耦变压器铁芯上只绕一个线圈，原、副线圈共用一个绕组，最大优点是可以连续调节输出电压，缺点是低压端和高压端直接有电的联系，使用不够安全变压器的规律都适用于自耦变压器5ABD K由a合到b时，n1减小而U1不变，由可知副线圈上电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大；又由于P1P2U1I1，故I1增大，A项正确同理K由b合到a时，P2减小，B项正确P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由可知I1将减小，故C项错误当U1增大时，由可知U2也增大，I2增大，再由可知I1增大，故D项正确方法总结 此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)，输入功率、输出功率随匝数比的变化而变化的情况，如选项A、B；另一类是原、副线圈的匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，如选项C.处理此类问题时，要根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系6BCD 由于输入电压不变，所以S接通时，理想变压器副线圈M、N两端输出电压不变并联灯泡L2，负载总电阻变小，由欧姆定律I知，流过R的电流增大，电阻R上的电压URIR增大副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I1U1I2U2得I2增大，则原线圈输入电流I1也增大UMN不变，UR变大，所以UL1变小，流过灯泡L1的电流减小方法总结 变压器动态分析问题的思路程序可表示为7B 由理想变压器变压比公式 可得U2 V132 V，由可得U3U1 V44 V，根据输入功率等于输出功率有I1U1I2U2I3U3解得I37 A，选B方法总结 理想变压器变压比公式 ，对有一个或n个副线圈的变压器均适用，而变流比公式，只适用于有一个副线圈的变压器，若为两个以上副线圈的变压器，必须用P入P出，即U1I1U2I2U3I3或n1I1n2I2n3I3来计算8(1)30匝 550匝 (2)0.36 A解析 (1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由，得n2n11 100匝30匝n3n11 100匝550匝(2)设原线圈输入电流为I1，P入P出，即I1U1I2U2I3U3P2P3，所以I1 A0.36 A方法总结 第(1)问中，也可根据原、副线圈每伏电压分配到的匝数相等进行计算即由5 匝/V，得匝数n256匝30匝，n35110匝550匝111