高中物理 第5章 交变电流 4 变压器同步备课教学案 新人教版选修
15页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散4变压器学习目标 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器,理解变压器的工作原理.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系,并能推导出原、副线圈的电流关系一、变压器的原理及电压与匝数的关系导学探究如图1所示,把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端,另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上连接电路,接通电源,小灯泡能发光图1(1)两个线圈并没有连接,小灯泡为什么会发光?(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗?答案(1)当左边线圈加上交流电压时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右线圈中会产生感应电动势,右线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率都相同,若左边匝数为n1,则U1E1n1.若右边匝数为n2,则U2E2n2,故有;若忽略左边线圈的电阻则有U1
2、U电源,这样看来只要n1n2,小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等知识梳理变压器的工作原理及电压与匝数的关系:(1)互感现象是变压器工作的基础因此变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用(后两空填“变化”或“恒定”)(2)变压器中的电压与匝数的关系:只有一个副线圈:.有多个副线圈:即学即用判断下列说法的正误(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比()(2)输入交变电流的频率越高,输出交变电流的电压就越高()(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失()(4)理想变压器不能改变交变电流的频率()答案(1)(2)(3)(4)二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系导学探究阅读教材回答下列三个问题:(1)什么是理想变压器?理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系?(2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系(3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系答案(1)理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗所以理想变压器的输入功率等于输出功率
3、,即P入P出(2)由能量守恒有P入P出,即U1I1U2I2.所以.(3)若有多个副线圈,则P1P2P3,即U1I1U2I2U3I3将U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I3知识梳理变压器原、副线圈中功率关系和电流关系:(1)功率关系:P入P出,即U1I1U2I2.(2)电流关系:只有一个副线圈时,.有多个副线圈时:n1I1n2I2n3I3即学即用一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流已知两个线圈的匝数比为401,则变压器原线圈中的电流为_,副线圈中的输出电压为_,输出功率为_答案5 A250 V50 kW解析由,得I1I2200 A5 A;由,得U2 V250 V;由理想变压器功率关系,得P入P出U1I1U2I2250200 W50 kW.一、理想变压器基本关系的应用1电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比一定时,输入电压U1决定输出电压U2,即U2.2功率制约:P出决定P入,P出增大,P入增大;P出减小,P入减小;P出为0,P入为0.3电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比一定,且输入电压U1确定时,副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1
4、,即I1.例1如图2所示,理想变压器原、副线圈匝数比为201,两个标有“12 V6 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 ()图2A120 V,0.10 A B240 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 A答案D解析灯泡正常工作,副线圈两端的电压U212 V,副线圈中的电流I22 A1 A,根据匝数比得原线圈中的电流I1I20.05 A,原线圈两端的电压U120U2240 V,选项D正确二、理想变压器的动态分析例2(多选)如图3所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则()图3A保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小答案BC解析Q位置不动,副线圈电压U2不变,当P上滑时,R增大
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