高中物理 第五章 交变电流 第4节 变压器教学案 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变压器知识内容变压器考试要求必考加试c课时要求1知道变压器的基本结构及符号,会区分原、副线圈2了解变压器的原理及作用3掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决简单问题4知道理想变压器的功率关系,能推导出原、副线圈的电流关系并能用它解决简单问题.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
2、,则U2E2n2,故有;若忽略左边线圈的电阻则有U1U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1变压器的工作原理: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:.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两个问题:(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,即P入P出(2)由能量守恒有P入P出,即U1I1U2I2.所以.知识梳理1变压器原、
3、副线圈中功率关系和电流关系:P入P出,即U1I1U2I2.2电流关系:.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.三、实验:探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系1实验目的:理解理想变压器的原线圈、副线圈中电压与匝数的关系2实验原理:原线圈通过电流时,铁芯中产生磁场,由于交变电流的大小和方向都在不断变化,铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化由于副线圈和原线圈是套在同一个铁芯上的,所以通过副线圈的磁场也在不断的变化,于是就在副线圈内产生了感应电动势,副线圈相当于电源对外供电3实验器材:电压表两只、可拆卸式变压器、学生电源、开关、导线若干(如图2所示)4实验步骤:(1)按如图3所示电路图连接实物图图3(2)保持原线圈匝数不变,改变副线圈匝数,研究其对副线圈电压的影响(3)保持副线圈匝数不变,改变原线圈
4、匝数,研究其对副线圈电压的影响(4)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表:原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圈电压U1副线圈电压U21003002 V1004002 V3004004 V4004006 V4001008 V4001004 V(5)由表格数据得出结论:当原线圈匝数不变时,副线圈电压与副线圈匝数成正比当副线圈匝数不变时,副线圈电压与原线圈匝数成反比5注意事项(1)在改变学生电源电压,线圈匝数前均要先断开开关,再进行操作(2)学生电源的电压不要设置太高,一般不要超过12 V,以免发生危险一、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,即I1.例1(2016温州高二期中)如图4所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为201,原线圈接正弦交流电源,副线圈接入“220 V60 W”灯泡一只,且灯泡正常发光,则()图
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