2016-2017学年高中物理第4章远距离输电第2节变压器教师用书鲁科版选修
13页1、第2节变压器学 习 目 标知 识 脉 络1.知道变压器的构造及几种常见的变压器.2.理解变压器的工作原理及工作规律(重点)3.理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系(重点、难点)4.理解理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率的关系(重点、难点)变 压 器 的 结 构 和 原 理1变压器的结构(1)变压器:能升高电压或降低电压的设备称为变压器(2)构造:如图421甲所示,变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成,其中闭合铁芯由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成,线圈用绝缘导线绕成与电源连接的线圈叫做原线圈(也叫初级线圈),与负载连接的线圈叫做副线圈(也叫次级线圈)原、副线圈的匝数分别用符号n1、n2表示;原线圈两端的电压又叫输入电压,用符号U1表示,副线圈两端的电压又叫输出电压,用符号U2表示在电路中变压器的符号如图乙所示图421(3)种类:变压器分为升压变压器和降压变压器两种2变压器的工作原理当原线圈两端加上交变电压时,就有交变电流通过原线圈,并在铁芯中产生交变的磁场,铁芯中就有变化的磁通量,这个变化的磁通量同样会穿过副线圈,并在副线圈两端产生感应电动势如果变压器在传输电能
2、的过程中损失的能量很小,可以忽略不计,这种变压器就叫做理想变压器1变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能转化()2变压器对恒定电流也能变压()3不计电能损耗的变压器为理想变压器()原、副线圈是否通过铁芯导通?【提示】不是都绕在同一绝缘铁芯上在课外,某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作时,发现缺少电源,于是就用一种摩托车的蓄电池代替,按图422所示进行实验图422探讨1:闭合电键后,灯泡是否发光?【提示】因蓄电池是直流电源,向外输出恒定电压,故连接到副线圈上的小灯泡不会发光探讨2:解释出现这种现象的原因【提示】原因是:恒定电压加在原线圈上后,线圈内的磁通量不发生变化,因而副线圈中的磁通量也不发生变化,所以En0.故副线圈中无感应电动势1理想变压器有什么特点(1)没有漏磁,即通过原、副线圈的每一匝的磁通量都一样;(2)原、副线圈没有电阻,即忽略原副线圈中的焦耳热损耗(铜损);(3)铁芯中无磁损耗,也不产生涡流;(4)原、副线圈的感抗均趋于无穷大,从而空载电流趋于0.2变压器的工作原理图423变压器的变压原理是电磁感应如图图423所示,当原线圈上加交流电压U1时,原线圈中就有交变
3、电流,它在铁芯中产生交变的磁通量,在原、副线圈中都要产生感应电动势如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流,它也在铁芯中产生交变磁通量,在原、副线圈中同样要引起感应电动势由于互感现象,原、副线圈间虽然不相连,电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈其能量转换方式为原线圈电能磁场能副线圈电能1(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有()A交流电的频率B磁通量的变化率C功率D交流电的峰值【解析】理想变压器没有漏磁,没有能量损失,所以原、副线圈中磁通量变化率相同,原、副线圈中功率相同,B、C正确;变压器能改变交流电的峰值但不改变交流电频率,A正确、D错误【答案】ABC2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【解析】通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的,由于面积S不变,故磁通量变化,A错误;因理想变压器无漏磁,原、副线圈的磁通量总相等,故B错误;由互感现象知C正确;原线圈中的电能转化为磁场能又转化为
4、副线圈的电能,原、副线圈通过磁联系在一起,故D错误【答案】C3.如图424所示为汽油机中点火装置的示意图,它使用的是12 V直流电源,在变压器的输出端却可得到高达10 000 V的高压,开关是自动控制的,欲使副线圈两端得到一个高压,应使()图424A开关总处于接通状态B开关在接通时断开C开关在断开时接通D开关总处于断开状态【解析】欲使副线圈两端得到一个高压,必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化,即原线圈中的电流必须发生变化,只有在开关闭合、断开瞬间原线圈中电流才有变化,故选B、C.【答案】BC对变压器的理解1变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用2变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起,两个线圈间是绝缘的3变压器不能改变交变电流的频率4若直流电的电压是随时间变化的,也可以用变压器改变电压5原、副线圈的感抗均趋于无穷大,从而空载电流趋于零理想变压器电压与匝数的关系及自耦变压器1电压与匝数的关系:2电流与匝数的关系:3自耦变压器(1)它只有一个线圈,这个线圈可以作为原线圈接电源,线圈的一部分作为副线圈接负载,成为降压变压器;也可以反过来使用,将线圈的一部分接电源,整个线圈接负载,成为
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