石家莊市復(fù)興中學(xué)高中物理學(xué)案：變壓器工作原理及應(yīng)用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精變壓器的工作原理及應(yīng)用（第二課時(shí))【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，理解變壓器的有關(guān)各物理量的計(jì)算關(guān)系和決定關(guān)系2．能熟練運(yùn)用有關(guān)變壓器的規(guī)律解決實(shí)際問題【重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：理解變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理,能夠應(yīng)用有關(guān)規(guī)律解決實(shí)際問題難點(diǎn):理解有關(guān)各物理量的決定關(guān)系導(dǎo)學(xué)流程：【了解感知·夯實(shí)基礎(chǔ)】一、變壓器1．構(gòu)造和原理1）主要構(gòu)造：由、和組成．2）工作原理：電磁感應(yīng)的現(xiàn)象．根據(jù)變壓器的工作原理，穿過原、副線圈每匝的磁通量及其變化率是相同的；交流電的頻率保持不變;理想變壓器無功率損失；而E＝neq\f（ΔΦ，Δt)與n成正比，變壓器原、副線圈的匝數(shù)不同，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同(即原、副線圈電壓不同)．2．理想變壓器1)概念：如果變壓器沒有漏磁和能量損失,這樣的變壓器就是理想變壓器．2）基本關(guān)系式①電壓關(guān)系：eq\f(U1，U2）＝.②電流關(guān)系：eq\f(I1,I2)＝eq\f（n2,n1）,只適用于只有一個(gè)副線圈的情況．③功率關(guān)系:原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率④頻率關(guān)系：原、副線圈中交流電的頻率相等3)制約關(guān)系副線圈電壓U2由原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定；原線圈電流I1由副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈的輸入功率P1由副線圈的輸出功率P2決定注：變壓器只能改變交變電流的電流和電壓,不能改變恒定電流的電流和電壓．三、互感器1．電壓互感器：用來把電壓變成電壓．2．電流互感器：用來把電流變成電流．基礎(chǔ)訓(xùn)練1．理想變壓器在正常工作時(shí)，原、副線圈中不相同的物理量是（)A．每匝線圈中磁通量的變化率B．交變電流的頻率C．原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率D．原線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和副線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2．鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖所示．圖甲中電流表的讀數(shù)為1.2A．圖乙中用同一電纜線繞了3匝，則（）A．這種電流表能測(cè)直流電流,圖乙的讀數(shù)為2。4AB．這種電流表能測(cè)交流電流，圖乙的讀數(shù)為0.4AC．這種電流表能測(cè)交流電流，圖乙的讀數(shù)為3。6AD．這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流,圖乙的讀數(shù)為3.6A【深入學(xué)習(xí)·思路方法】一、理想變壓器的規(guī)律應(yīng)用（1）基本關(guān)系中U1、U2、I1、I2均指有效值．(2)當(dāng)原線圈中串聯(lián)電阻(或燈泡)時(shí)，U1為加在原線圈兩端的電壓，并不是電源的電壓．(3）只有一個(gè)副線圈的變壓器電流與匝數(shù)成反比，多個(gè)副線圈的變壓器沒有這種關(guān)系．例1．如圖所示,理想變壓器原線圈接u＝220eq\r（2）sin100πt（V)的正弦交流電源，圖中電流表內(nèi)阻不計(jì)．副線圈接入“110V60W”燈泡一只,且燈泡正常發(fā)光．下列說法正確的是()A．原線圈中的輸入功率為60WB．通過燈泡的電流的頻率為50HzC．電流表的示數(shù)為eq\f(3\r（2),22）AD．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2eq\r（2)∶1針對(duì)訓(xùn)練1．如圖所示的電路中，變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)n1＝1000匝,次級(jí)線圈有兩個(gè)，匝數(shù)分別為n2＝500匝，n3＝200匝,分別接一個(gè)R＝55Ω的電阻，在初級(jí)線圈上接入U(xiǎn)1＝220V的交變電流．求：（1)兩次級(jí)線圈輸出電功率之比；（2）初級(jí)線圈中的電流．歸納拓展對(duì)于有兩組以上的副線圈的變壓器，電壓與匝數(shù)成正比關(guān)系仍成立，而電流與匝數(shù)成反比的規(guī)律不再成立．但在任何情況下電流的關(guān)系都可以根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率進(jìn)行求解，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，或n1I1＝n2I2＋n3I3＋….二、理想變壓器動(dòng)態(tài)分析問題1．匝數(shù)比不變的情況1)U1不變，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f（n1,n2),輸入電壓U1決定輸出電壓U2,不論負(fù)載電阻R如何變化，U2不變．（2)當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流I1，故I1發(fā)生變化．（3）I2變化引起P2變化,P1＝P2，故P1發(fā)生變化．2．負(fù)載電阻不變的情況(1）U1不變，eq\f(n1,n2)發(fā)生變化,故U2變化．（2）R不變，U2改變，故I2發(fā)生變化．（3)根據(jù)P2＝eq\f（U22，R)，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1＝P2，故P1變化,P1＝U1I1，U1不變，故I1發(fā)生變化．3．分析動(dòng)態(tài)問題的思路程序可表示為：例2如圖所示，理想變壓器輸入端PQ接穩(wěn)定的交流電源,通過單刀雙擲開關(guān)S可改變變壓器原線圈匝數(shù)（圖中電壓表及電流表皆為理想電表），則下列說法中正確的是()A．當(dāng)滑片c向b端移動(dòng)時(shí),變壓器輸入功率變大B．當(dāng)滑片c向a端移動(dòng)時(shí)，電流表A1的示數(shù)將減小，電壓表V的示數(shù)不變C．當(dāng)滑片c向b端移動(dòng)時(shí)，電流表A2的示數(shù)將變大，電壓表V的示數(shù)也變大D．滑片c不動(dòng)，將開關(guān)S由1擲向2時(shí)，三個(gè)電表A1、A2、V的示數(shù)都變大歸納拓展處理此類問題的關(guān)鍵都是要分清變量和不變量,弄清理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系——U2由U1和匝數(shù)比決定;I2由U2和負(fù)載電阻決定；I1由I2和匝數(shù)比決定.【遷移應(yīng)用·能力提升】理想變壓器中的綜合分析例2題圖例3為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2,電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖10－2－9所示．當(dāng)開關(guān)S閉合后（)A．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變B．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大C．V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大D．V2示數(shù)不變,V1與V2示數(shù)的比值不變總結(jié)歸納：理想變壓器的綜合應(yīng)用問題涉及:三個(gè)等式、四個(gè)決定答案：基礎(chǔ)訓(xùn)練:1。D2。C例1：AB例2：D例3：AD針對(duì)訓(xùn)練1[解析]（1)對(duì)兩個(gè)次級(jí)線圈有eq\f（U1，U2)＝eq\f(n1，n2），eq\f（U1,U3）＝eq\f(n1，n3)所以U2＝eq\f(n2U1,n1)＝eq\f（U1，2）,U3＝eq\f(n3U1,n1)＝eq\f(U1,5）又P＝eq\f（U2，R)，所以eq\f(P2,P3)＝eq\f（U22,U32)＝eq\f（25,4）。（2）由歐姆定律得I2＝eq\f（U2,R）＝2A，I3＝eq\f（U3,R）＝0。8A。對(duì)有兩個(gè)次級(jí)線圈的變壓器有n1I1＝n2I2＋n3I3所以I1＝eq\f(n2，n1)I2＋eq\f(n3,n1)I3＝1。16A.【展示設(shè)計(jì)·彰顯風(fēng)采】1．口頭展示：變壓器的原理及基本量的關(guān)系及制約關(guān)系2．板書展示：例1訓(xùn)練有關(guān)變壓器的常規(guī)計(jì)算3．板書展示：針對(duì)訓(xùn)練1進(jìn)行知識(shí)拓展4．板書展示：例2分析變壓器的動(dòng)態(tài)變化問題思路【合作訓(xùn)練·自主學(xué)習(xí)】以日常應(yīng)用電器收音機(jī)為載體，進(jìn)行有關(guān)變壓器分析，旨在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，提高學(xué)習(xí)物理的興趣收音