2018年河北省邢台市高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器（一）学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

5.4 变压器 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． 一、变压器的原理及电压与匝数的关系 [问题设计] 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示)． 图1 (1)小灯泡能发光吗？为什么？ (2)若小灯泡发光，那么小灯泡两端电压与什么因素有关？ (3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论小灯泡亮或不亮的原因． [要点提炼] 1．变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成．与相连接的线圈叫原线圈(匝数用n1表示，又叫做)，与负载相连的另一个线圈叫副线圈 (匝数用n2表示又叫做)，两个线圈都绕在上． 2．变压器的工作基础是．因此变压器只对的电流起作用，对电流不起作用．(后两空选填“变化”或“恒定”) 3．变压器中的电压关系： (1)只有一个副线圈：＝. (2)有多个副线圈：＝＝＝……. 4．变压器填“能”或“不能”)改变交变电流的频率． 5．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． 二、理想变压器中的功率关系及电流关系 [问题设计] 1．什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？ 2．若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？ 3．若有多个副线圈时，电流与匝数间的关系是什么？ [要点提炼] 1．理想变压器的特点： (1)变压器铁芯内无；无损失． (2)原、副线圈不计，即无能量损失． 实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器． 2．功率关系：． 3．电流关系： (1)若只有一个副线圈，有I1U1＝，即＝. (2)当有多个副线圈时I1U1＝＋＋…… 得I1n1＝＋＋…… 三、理想变压器中各量的制约关系和动态分析 1．变压器工作时的制约关系 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比()一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝. (2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入；P出减小，P入，P出为0，P入为. (3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比()一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝. 2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1； (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1. 四、各种各样的变压器 1．自耦变压器 如图2所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用． 图2 规律：＝，＝. 2．电压互感器、电流互感器 (1)构造：小型变压器，如图3所示． 图3 (2)接法：电压互感器原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；电流互感器原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表．为了安全，外壳和副线圈应接地． (3)作用：电压互感器可将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压．电流互感器将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流． 一、对变压器原理的理解 例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是 ( ) A．通过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 二、理想变压器基本规律的应用 例2 理想变压器连接电路如图4甲所示，已知原、副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A，则( ) 图4 A．电压表读数为282 V B．电压表读数为28.2 V C．输入功率为56.4 W D．输入功率为40 W 三、理想变压器中的动态分析 例3 如图5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为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，则( ) 图5 A．保持U1及P的位置不变，K由a扳向b时，I1将增大 B．保持U1及P的位置不变，K由b扳向a时，R消耗功率减小 C．保持U1不变，K接在a处，使P上滑，I1将增大 D．保持P的位置不变，K接在a处，若U1增大，I1将增大 四、各种各样的变压器 例4 图6甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( ) 图6 A．线圈匝数n1n2，n3n4 B．线圈匝数n1n2，n3n4 C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路 D．乙图中