2018-2019学年高中物理选修3-2第5章习题课4变压器的应用.doc

- --- 习题课 4 变压器的应用 [ 学习目标 ] 1.会分析变压器的动态变化问题，掌握解答此类问题的思路 .2.理解 自耦变压器和互感器的原理 .3.掌握变压器的原理， 会解答具有多个副线圈的变压器问题． [ 合 作 探 究 ·攻 重 难] 理想变压器的动态变化问题 1．变压器的动态电路分析 一是要符合变压器的基本规律 (电压、电流、功率关系 )；二是要遵循欧姆定律． 首先确定是哪些量在变， 哪些量不变， 然后根据相应的规律判断， 具体问题具体分析． 2．需要注意的几点 (1)负载增多，不等于电阻变大．并联的负载增多对应用电器增多，消耗功率增大，其总电阻减小． (2)负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断：先要由 U1＝n1判断 U2 是否变 U2 n2 化，再根据 U2 及负载电阻变大或变小的情况，由欧姆定律确定线圈中的电流 I2 的变化情况，最后再由 P 入 ＝P 出 判断原线圈中电流的变化情况． 3．动态问题的分析思路可表示为 理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头 Q 调节，在副线圈输出端连接了定值电阻 0 和滑动变阻器 R，在原线圈上加一 R 电压为 U 的交流电，如图 1 所示．下列情况可能出现的是 ( ) 【导学号： 1 A．若 Q 位置不变，将 P 向上滑动， U′变大 B．若 Q 位置不变，将 P 向上滑动，电流表的读数变大 C．若 P 位置不变，将 Q 向上滑动，电流表的读数变大 1 D．若 P 位置不变，将 Q 向上滑动，变压器的输入功率不变 【解析】 当理想变压器的输入电压 U，以及原、副线圈的匝数比不变时，副线 U′ 2 圈两端的电压也不变， A 项错误；由 P 出＝ 知 R 增大时，输出功率减小， R＋R0 又由 P 入＝ P 出得原线圈中的电流表读数要减小， B 项错误； Q 向上滑动时， U′ 增大，而负载电阻不变，则输出功率要增大，即输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大， C 项正确， D 项错误． 【答案】 C 处理这类问题的关键是要分清变量与不变量， 弄清理想变压器中各量间的联系和制约关系 .在理想变压器中， U2 由 U1 和匝数比决定； I 2 由 U2 和负载电阻决定； I1 由 I2 和匝数比决定 . [ 针对训练 ] 1．如图 2 所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压 为一最大值不变的正弦交流电， 在其他条件不变的情况下， 为了使变压器输入功 率增大，可使 ( ) 2 A．原线圈匝数 n1 增加 B．副线圈匝数 n2 减少 C．负载电阻 R 的阻值增大 D．负载电阻 R 的阻值减小 U1 n1 2 2 2 2 2 【解析】 由 ＝ U2 可得 P 出＝ U1n2 U1n2 U2 ，P 出＝ R 2 ，又因为 P 入＝ P 出，所以 P 入＝ 2 ， n2 n1R n1R 分析可得选项 D 正确． 【答案】 D 2 几种特殊的变压器 1．自耦变压器 3 甲所示是自耦变压器的示意图．这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈．如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压． 3 调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示．线圈 AB 绕在一个圆环形的铁芯上， AB 之间加上输入电压 U1，移动滑动触头 P 的位置就可以调节输出电压 U2. 2．互感器 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测高流电路中 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流 利用的关系式 U1＝ n1 1 1＝ I2 2 2 2 (1)电压互感器是降压变压器，据 U1＝ n1，知 n1＞n2 U 2 2 . n 电流互感器是升压变压器，据 I 1＝ n2，知 n1＜n2 2 1 (2)区分电压互感器与电流互感器的三个标志 ①测量仪器不同，前者 后者 ； ②原副线圈匝数关系不同； 3 ③原线圈接线方式不同，前者接在火线和零线间，后者接在火线上． (3)使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地． 如图 4 所示，L1 和 L2 是高压输电线，甲、乙是两只互感器， 若已知 n1∶ n2 1 000∶1，n3∶n4＝ 1∶ 100，图中电压表示数为 220 V ，电流表示数为 10 A ， 则高压输电线的送电功率为 () 【导学号： 图 4 3 － 2 W A． 2.2×10 W B．2.2×10 C． 2.2×108 W D．2.2×104 W n1 【解析】 根据题图甲可得，高压输电线的送电电压 U＝ U 甲 ＝ 220