5[1]4《变压器》学案全集1(人教版选修3-2).docx

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1、5.4变压器【学习目标】一知识与技能1知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。2理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。二过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。三情感、态度与价值观1使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2培养学生实事求是的科学态度。【自主学习】想一想：生活中所需要的电压往往是不同，那么生活中电压的变化是如何实现的呢填一填：由两个线圈绕在闭合的铁芯上就构成了变压器，与交流电源相连的线圈称为原线圈或初级线圈，与负载相连的线圈称为副线圈或次级线圈。点一点：交变电源通过原线圈在铁芯中激发周期性变化的磁场

2、，该磁场在副线圈中产生感应电动势，故副线圈能够输出交变电流，两线圈虽没有导线连接却实现了能量的传递，故我们说变压器的工作的根底是互感现象。填一填：变压器在工作过程中由于线圈和铁芯会发热而造成一定的能量损失，我们把没有能量损失的变压器叫做理想变压器，理想变压器是一个理想化模型。由于生活中变压器的效率较高，故可当做理想变压器来处理。填一填：实验和理论分析说明：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即，假设为降压变压器，假设为升压变压器。点一点：由于理想变压器无能量损失，那么理想变压器原、副线圈的功率是相等的，故原、副线圈的电流之比等于两个线圈的匝数之反比，即。议一议：由此可知生活中的电压是通

3、过变压器实现的，你能列举一些生活中关于变压器的应用吗【典例剖析】【例1】一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，以下的哪个物理量不一定相等 A交流的频率B电流的有效值C电功率D磁通量变化率解析：变压器可以改变原副线圈中的电流，因此原副线圈中的电流不一定有相同有效值，所以选B.由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈，因而原副线圈的磁通量变化率相同，D错.变压器的工作根底是电磁感应，副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的，A错.理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率，因此C错.答案：B点评：变压器工作时，原副线圈电压和电流不一定相同，但对理想变压器来说，原副线圈一定相同的量有1电功率，2磁

4、通量变化率，3交流的频率【例2】如下列图为一理想变压器，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电压，I1为原线圈中的电流，那么 A保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率减小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，假设U1增大，I1将增大解析：K由a合到b时，n1变小，而得I1=I2由I2=，U2=U1所以I1=U1，n2和R不变，n1减小时I1增大，所以A对。K由b合到a时，P2=，而U2=U1，所以P2=.U1、n2和R不变，n1增大时P2减小，所以B对。P上滑

5、时，R增大，由前I1=，U1、n1和n2不变，R增大时，I1减小，所以C错。U1增大时，由前I1=，n1、n2和R不变，U1增大时，I1增大，所以D对。所以应选A、B、D。答案：ABD【例3】如下列图，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，求三个线圈的匝数比n1n2n3.解析：由于四个规格相同的灯泡都正常发光，所以三个线圈中的电流均相同，即I1=I2=I3=I.设n1、n2、n3三个线圈两端的电压分别为：U1、U2、U3，接在原线圈中灯泡两端的电压为U0，那么有：U0=U3=，所以，即设电源电压为U，那么有U=U0+U1根据理想变压器输入功率等于输出功率，那么有：UI=U0I+U2

6、I+U3I，即UI=4U3I所以U=4U3，U1=U-U0=3U3即，即因此三个线圈的匝数比n1n2n3=321.点评：对理想变压器来说，变压公式和输入功率等于输出功率是普遍适用的规律，对于有几个副线圈的理想变压器，电流公式就不能使用了。【课堂训练】1理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，假设原线圈接在6 V的电池上，那么副线圈两端电压为 A.36 VB.6 V C.1 VD.0 V解析：因为电池是稳恒直流电源。答案：D点评：从变压器的工作原理入手思考。2当理想变压器副线圈空载时，副线圈的 A.负载电阻为0 B.输出电流为0C.两端电压为0 D.输出功率为0答案：BD点评：

7、空载相当于负载电阻无穷大3理想变压器原、副线圈的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们的关系，正确的选项是 A.I2由I1决定 B.U2与负载有关C.P1由P2决定 D.U1由U2决定解析：变压器工作时，原线圈接在电源上，对理想变压器来说，原线圈电压U1总等于电源电压，即U1是由电源电压决定，由U2=U1知，对于一定变压器来说一定，U2是由U1决定，当U1一定时，U2是由决定，即U2与负载无关，即B和D错。由I1=U1知，U1和确定时，U2是确定的，而I2=，R为负载电阻，R变化时，I2发生变化，从而引起I1发生变化，因此I1由I2决定，所以A错.负载电阻变化，会引起副

8、线圈电流变化，从而引起输出功率P2变化，P2变化又会引起P1的变化，即P1是由P2决定的，所以正确答案是C.答案：C点评：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2决定，P1由P2决定4一台理想变压器原、副线圈匝数比为221，当原线圈两端输入u1=220sin314t V的交变电压时，以下说法正确的选项是 A.副线圈两端电压为12 VB.副线圈接一10 电阻时，原线圈中的电流为1 AC.副线圈接一10 电阻时，原线圈中输入功率为10 WD.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220 V解析：原线圈两端的电压为U1=220 V，由变压器的变压比=得副线圈两端电压为U2=10 V，副线圈接一1

9、0 电阻，副线圈中电流I2=1 A，电功率P2=U2I2=10 W，原线圈输入功率也为10 W；由变压器的变流比得I1= A，铁芯中磁通量的变化率最大值为，由于具体的匝数未知，所以磁通量变化率的最大值未知.所以正确答案是C.答案：C点评：利用理想变压器的关系 求解5一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻，以下哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍 A.次级线圈的匝数增加为原来的2倍B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍C.负载电阻变为原来的2倍D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍解析：变压器的输入功率由输出功率决定，即P入=P出，输出功率P出=，U增大为原来的2倍，负载电阻也变为原来的2倍时，P

10、出为原来2倍。答案：D点评：输入功率由输出功率决定6用理想变压器给负载R供电，以下哪些方法可以减小变压器原线圈中的电流 A增加原线圈的匝数B增加副线圈的匝数C减小负载电阻R的数值D增加负载电阻R的数值解析：根据，P入=P出，即I1U1=I2U2，I2=得变压器原线圈中的电流I1=，即输入电流与n1、n2、U1、R都有关系，U1不变，要减小I1，需增大R的阻值，或增加原线圈匝数n1，或减小副线圈匝数n2.答案：AD点评：原线圈中电流由输出电流决定7在图所示的电路中，理想变压器的变压比为21，四个灯泡完全相同，假设灯泡L3和L4恰能正常工作，那么 A. L1和L2都能正常工作B.L1和L2都不能正

11、常工作C.L1和L2中只有一个能正常工作D.条件缺乏，无法判断解析：根据电流与线圈匝数的关系进行分析，由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡L3、L4，每个灯泡正常工作时的实际电流都等于额定电流，因此副线圈 中的电流等于一个灯泡额定电流的两倍；根据原、副线圈的电流与匝数成反比，可知原线圈中的电流等于副线圈中电流的二分之一，即恰好等于灯泡L1、L2的额定电流，从而判定：L1、L2都能正常发光.答案：A点评：由电流和线圈匝数的关系分析。8如下列图，理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯，原、副线圈的匝数比为n1n2=21，电源电压为U，求B灯两端的电压UB为多少 解析：由串联电路分压原理可知U=U

12、A+U1由变压器原理可知：U1U2=21 I1I2=12 由欧姆定律可知：UA=I1RUB=I2R联立式，得UB=U点评：原线圈上串有灯泡，灯泡与原线圈上电压的分配遵循串联电路的分压原理。9如图中所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比 n1n2=21，交流电源电压U1=220 V，F为熔断电流为I0=1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻.1当电阻R=100 时，保险丝能否被熔断 2要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少 变压器输出的电功率不能超过多少 解析：由得副线圈两端的电压U2=U1=220 V=110 V1当R=100 时，副线圈中电流I2= A=1.10 A由U1I1=U2I2得原线圈中的电流为I1=I2=1.10 A=0.55 A由于I1I0熔断电流，故保险丝不会熔断.2设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好到达熔断电流I0，即I1=0.1 A，那么副线圈中的电流为I2=I1=21.0 A=2.0 A变阻器阻值为：R0=55 此时变压器的输出功率为P2=I2U2=2.0110 W=220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 ，输出的电功率不能大于220 W点评：当保险丝中电流是I0时，负载电阻应为允许最小的值。