2020高中物理 第章 4 變壓器學(xué)案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精四、變壓器學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.知道變壓器的基本構(gòu)造．2．理解變壓器的工作原理．（難點(diǎn)）3．學(xué)會(huì)用變壓器原、副線圈的電壓與兩線圈匝數(shù)的關(guān)系解決問(wèn)題．（重點(diǎn)）4．知道常見(jiàn)的變壓器的類型及它們的應(yīng)用．一、變壓器的結(jié)構(gòu)1．結(jié)構(gòu)如圖所示，實(shí)物是示教變壓器，它像各種變壓器一樣，主要由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈(也叫繞組）兩部分組成,鐵芯由硅鋼片疊合而成,線圈由漆包線繞成．工作時(shí),變壓器的一個(gè)線圈跟前一級(jí)電路連接，叫做原線圈，也叫初級(jí)線圈（初級(jí)繞組);另一個(gè)線圈跟下一級(jí)電路連接，叫做副線圈，也叫次級(jí)線圈(次級(jí)繞組）．2．作用能改變交變電流的電壓，不改變交變電流的周期和頻率．3．常用符號(hào)如圖甲所示，是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的原、副線圈構(gòu)成．圖乙是變壓器的符號(hào)．甲乙二、變壓器為什么能改變電壓1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)．當(dāng)原線圈通過(guò)電流時(shí),鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向也都在不斷變化,通過(guò)鐵芯副線圈中的磁場(chǎng)也在不斷變化，于是副線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．2．線圈的各匝導(dǎo)線之間是相互串聯(lián)的，每匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加在一起,就是整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．因此，在同一個(gè)鐵芯上，哪個(gè)線圈的匝數(shù)多，哪個(gè)線圈的電壓就高．1．思考判斷(1）變壓器主要由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈組成． （√)(2）變壓器不但能改變交流電壓,也能改變直流電壓． (×)(3)變壓器的原、副線圈是用導(dǎo)線連接在一起的，所以當(dāng)原線圈接交流電源時(shí)，副線圈有電流輸出． (×）(4）變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)． （√)(5）變壓器副線圈匝數(shù)多，則副線圈的電壓高． （√)（6）變壓器的輸入功率決定輸出功率，有P入＝P出． (×)2．下面可以將電壓升高供給家用電燈的變壓器是()C[電壓升高，原線圈的匝數(shù)要少于副線圈的匝數(shù)，要接交流電,接直流電時(shí)變壓器不工作，故C正確．]3．(多選)如圖所示為變壓器的示意圖，它被用來(lái)升高發(fā)電機(jī)的輸出電壓，下列說(shuō)法中正確的是()A．圖中M是閉合的鐵芯B．發(fā)電機(jī)應(yīng)與線圈Ⅰ相連，升高后的電壓由c、d兩端輸出C．電流以鐵芯為通路從一個(gè)線圈流到另一個(gè)線圈D．變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的AD［由題設(shè)知該變壓器為升壓變壓器，所以原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)，故Ⅱ?yàn)檩斎攵思唇影l(fā)電機(jī)，Ⅰ為輸出端,選項(xiàng)B錯(cuò)；鐵芯提供閉合的磁路，使電能先變成磁場(chǎng)能再在副線圈中變成電能，所以C項(xiàng)錯(cuò)．故選A、D.]理想變壓器及其工作原理1.理想變壓器的特點(diǎn)（1)變壓器變壓時(shí)不計(jì)能量損失,即輸入功率等于輸出功率．（2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻．因?yàn)槔硐胱儔浩鞑挥?jì)一切電磁能量損失，因此，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,一般實(shí)際變壓器都可以看成是理想變壓器．2．變壓器的工作原理電磁感應(yīng)現(xiàn)象．當(dāng)交變電流通過(guò)原線圈時(shí)，由于電流的大小和方向在不斷改變，所以鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化,這樣變化的磁場(chǎng)就在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于原、副線圈匝數(shù)不同，所以副線圈中輸出的電壓與原線圈中的電壓不同，這樣就達(dá)到了改變交流電壓的目的．1．(多選)對(duì)一正在工作中的變壓器，下列說(shuō)法正確的是()A．副線圈中的電流是從原線圈中傳過(guò)來(lái)的B．鐵芯是用來(lái)導(dǎo)電的C．副線圈中電流變小,原線圈中的電流也一定減小D．副線圈相當(dāng)于一個(gè)電源CD［原、副線圈及鐵芯間都是彼此絕緣的，鐵芯是用來(lái)導(dǎo)磁的，故A、B錯(cuò)誤；由能量守恒知C正確；副線圈把磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,給用電器提供電壓電流,相當(dāng)于一個(gè)電源，D正確．]理想變壓器的規(guī)律1.理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系基本關(guān)系功率關(guān)系P入＝P出電壓關(guān)系eq\f（U1,U2)＝eq\f（n1，n2），與負(fù)載、副線圈的多少無(wú)關(guān)頻率關(guān)系f1＝f2(變壓器不改變交流電的頻率)因果關(guān)系（n1和n2不變時(shí))（1）由U2＝eq\f(n2，n1）U1可知U1決定U2，即原線圈兩端電壓決定副線圈兩端的電壓(2)由P入＝P出可知輸出功率決定輸入功率，功率按需分配2.變壓器的種類(1)升壓變壓器：n2＞n1時(shí)，U2＞U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫升壓變壓器．(2)降壓變壓器：n2＜n1時(shí)，U2＜U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫降壓變壓器．【例】如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220V60W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則()A．電流表的示數(shù)為eq\f（3\r(2)，220)AB．電源輸出功率為1200WC．電流表的示數(shù)為eq\f（3，220）AD．原線圈端電壓為11VC［由燈泡正常發(fā)光可知,副線圈電壓為220V，由eq\f(U1，U2)＝eq\f（n1，n2)可知，原線圈電壓U1＝20×220V＝4400V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤;又因輸入功率等于輸出功率，P1＝P2＝60W,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電流表讀數(shù)為有效值，原線圈中電流I1＝eq\f(P1，U1）＝eq\f(60,4400)A＝eq\f（3,220)A,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確．]［注意事項(xiàng)］（1)變壓器能改變交流電的電壓、電流，不能改變周期、頻率．（2）理想變壓器遵守能量守恒定律：P入＝P出．2．如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2；副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為220V,額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表．現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光．若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù),則()A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝110eq\r（2）V，I＝0.2AD．U＝110eq\r（2）V,I＝0。2eq\r(2)AA[直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220V、0.1A．故原線圈中的電壓、電流分別為110V、0.2A．］1．下列關(guān)于變壓器的說(shuō)法中正確的是（）A．變壓器是把電能通過(guò)磁場(chǎng)能再次轉(zhuǎn)換成電能的裝置B．變壓器的原、副線圈組成閉合回路C．變壓器的鐵芯中產(chǎn)生交變電流D．變壓器的副線圈中產(chǎn)生直流電A［變壓器就是將電能通過(guò)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A正確．變壓器是根據(jù)互感原理制成的，原、副線圈并不能構(gòu)成閉合回路，變壓器鐵芯中沒(méi)有電流但有磁通量的變化，在原、副線圈中的電流都是交流電，由此可知B、C、D錯(cuò)誤．］2．一臺(tái)理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝20∶1，原線圈接入220V的交流電壓，副線圈向一電阻為110Ω的用電器供電，則副線圈中的電流為（）A．2A B．0.1AC．0.5A D．0.005AB[由eq\f(U1，U2)＝eq\f（n1，n2）得U2＝eq\f(n2，n1)U1＝eq\f(1,20)×220V＝11V，副線圈中電流為I2＝eq\f（U2,R)＝eq\f（11，110）A＝0.1A，故選項(xiàng)B正確．］3．(多選)理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，以下說(shuō)法中正確的是（）A．穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等C．原、副