高中物理 2.6变压器（问题探究式） 粤教版选修3-2

1、第二章 交变电流,学案6 变压器,复习提问,1、产生感应电动势条件是什么,3、什么是互感现象,2、法拉第电磁感应定律内容是,在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢,需改变电压，以适应各种不同电压的需要,变压器,变压器就是改变交流电压的设备,城乡变压器,各式变压器,可拆式变压器,变电站的大型变压器,2.示意图,铁芯,原线圈,副线圈,3.电路图中符号,铁芯与线圈互相绝缘,1.构造,1）闭合铁芯,2）原线圈(初级线圈,3）副线圈(次级线圈,一、认识变压器,一、认识变压器,问题：变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线

2、圈电压U2是怎样产生的,变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 磁场能 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2,0,一、认识变压器,思考：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2,关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是() A通有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不相等 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,1,通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的,由互感现象知C正确,理想变压器无漏磁,原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁场联系在一起,思考：原、副线圈

3、的电压与什么因素有关系？请你根据所学过的知识进行猜想,实验：探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,二、探究变压器的电压与匝数的关系,思考：原、副线圈的电压与什么因素有关系？请你根据所学过的知识进行猜想,实验：探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,二、探究变压器的电压与匝数的关系,数据记录及处理,二、探究变压器的电压与匝数的关系,实验结论,误差允许范围内,二、探究变压器的电压与匝数的关系,思考： 1、实际的变压器在运行时，哪些地方有能量损耗呢？ 2、为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用,二、探究变压器的电压与匝数的关系,演示：将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，

4、观察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化,分析：若无铁芯或铁芯不闭合时，原线圈中的磁通量只有一小部分贯穿副线圏,二、探究变压器的电压与匝数的关系,有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁通量集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用,请根据互感原理推导变压器原、副线圈的电压与匝数的关系,理论推导,二、探究变压器的电压与匝数的关系,无磁损,无铜损,无铁损,理想变压器的特点,理想变压器模型,没有能量损失的变压器,二、探究变压器的电压与匝数的关系,1、n2 n1 U2U1升压变压器,2、n2 n1 U2 U1降压变压器,实验和理论分析都表明：理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比,二、

5、电压与匝数的关系,如图所示，一输入电压为220 V、输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈 的端电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为() A1 100,360 B1 100,180 C2 200,180 D2 200,360,2,由U1U2U3n1n2n3 可得n1n3U1/U31 100匝，n2n1U2/U1180匝,理想变压器输入功率等于输出功率,即,U1I1=U2I2,P入= P出,理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反

6、比,此公式只适用于一个副线圈的变压器,三、理想变压器原副线圈中的电流,如图所示，在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为n1600，n2120，电源电压U1220 V，原线圈中串联一个0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则() A负载功率不能超过44 W B副线圈电流最大值不能超过1 A C副线圈电流有效值不能超过1 A D副线圈电流有效值不能超过0.2 A,由P入P出可知P入U1I144 W 又由U1/U2n1/n2得U244 V，故I2不能大于1 A，负载功率不超44 W,3,用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的

7、电流图象如图所示，则() A变压器输入功率约为3.9 W B输出电压的最大值是110 V C变压器原、副线圈匝数比是12 D负载电流的函数表达式0.05sin(100t/2)A,n1:n2=U1:U2=2：1,i0.05sin(100t)A,4,1.自耦变压器,升压变压器,降压变压器,自耦变压器的原副线圈共用一个线圈,四、几种常用变压器,思考：交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的电压。如何测量高压线上的交流电压,四、几种常用变压器,2.互感器,电流互感器,电压互感器,使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数,使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈

8、匝数,四、几种常用变压器,四、几种常用变压器,为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图5519所示，两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4，a和b是交流电表，则() An1n2 Bn3n4 Ca为交流电流表，b为交流电压表 Da为交流电压表，b为交流电流表,左图是电压互感器，a为交流电压表， 把高电压经过变压器降压后测量，所以n1n2 右图为电流互感器，b为交流电流表 把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以n3n4,5,1.理想变压器在正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是() A每匝线圈中磁通量的变化率 B交变电流的频率 C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D原

9、线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势,2如图所示，为一理想变压器，原、副线圈匝数比为201，两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是() A120 V,0.10 A B240 V,0.025 A C120 V,0.05 A D240 V,0.05 A,由U1：U2n1:n2得，U1240V,P1P26W212W,又P1U1I1,可得I1 0.05A,I2P/U20.1 A,由U1U2n1n2,得U1110 V,又I1I2n2n1,得I10.2 A,4.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图所示，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则() Aab接MN、cd接PQ，IabIcd Bab接MN、cd接PQ，IabIcd Cab接PQ、cd接MN，IabIcd Dab接PQ、cd接MN，IabIcd,根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得ab接MN、cd接P