学案5.4变压器

-1-5.4变压器学案（人教版选修3-2）1．______现象是变压器工作的基础．原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁通量，不仅穿过________也穿过________，则副线圈中就要产生______．尽管原、副线圈没有导线相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈．2．原、副线圈的电压之比等于两个线圈的__________，公式表示为______________．如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈低，这种变压器称为____________；如果原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈高，这种变压器称为__________．3．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4．对理想变压器，下列说法中正确的是()A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零5．某变电站用原、副线圈匝数比为n1∶n2的变压器，将远距离输送的电能送给用户，如图1所示，将变压器看作理想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是()图1A．原、副线圈电压比为n2∶n1B．原、副线圈电流比为n1∶n2C．原、副线圈电压比为n1∶n2D．变压器的输入功率与输出功率的比为n1∶n2【概念规律练】知识点一变压器的基本规律1．如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则()图2A．电流表的示数为32220AB．电源输出功率为1200WC．电流表的示数为3220AD．原线圈端电压为11V2．某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图3所示的规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是()-2-图3A．输出电压的最大值为36VB．原、副线圈中电流之比为55∶9C．变压器输入、输出功率之比为55∶9D．交流电源电压有效值为220V，频率为50Hz知识点二常见变压器3．如图4所示，M、N为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是()图4A．在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈N3的导线粗B．甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C．甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D．甲、乙两图中的电表均为交流电流表4．如图5所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值UAB＝100V，R0＝40Ω，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为________V，通过电阻R0的电流有效值为________A.图5【方法技巧练】一、变压器动态问题的分析方法5．如图6所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈的电压，则()图6A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B．保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小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，若U1增大，I1将增大图76．如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线等效电阻为R.开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是()-3-A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大二、有多个副线圈的理想变压器问题的分析方法7．理想变压器如图8所示，原线圈匝数n1＝1000匝，两副线圈匝数分别为n2＝600匝，n3＝200匝，当原线圈两端接在220V的交流电源上时，原线圈上电流为2A，通过R2的电流为1A，则通过R3的电流为()图8A．10AB．7AC．3AD．1A8．如图9所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n1＝1100匝，接入电压U1＝220V的电路中．图9(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6V，U3＝110V，它们的匝数n2、n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6V，20W”、“110V，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？参考答案课前预习练1．互感原线圈副线圈感应电动势2．匝数之比U1U2＝n1n2降压变压器升压变压器3．C[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Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，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电能，原副线圈通过磁场联系在一起，故D错误．]4．AB[理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误．]5．C[电压之比等于匝数之比，根据输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比，也就等于线圈匝数比的反比．]课堂探究练1．C[因为灯泡正常发光所以副线圈中的电流[来源:Z.xx.k.Com]-4-I2＝P出U2＝60220A＝311A根据公式I1I2＝n2n1得I1＝n2n1I2＝120×311A＝3220A，即电流表的示数应为3220A，故A错，C对；电源的输出功率等于变压器的输入功率，由P入＝P出可得电源的输出功率为60W，故B选项错误；[来源:Z+xx+k.Com]根据公式U1U2＝n1n2，得U1＝n1n2U2＝201×220V＝4400V，故D选项错误．]点评变压器的基本规律(1)电压关系：①只有一个副线圈时U1U2＝n1n2或U1n1＝U2n2②当有多个副线圈时U1n1＝U2n2＝U3n3＝…(2)功率关系：P入＝P出：①只有一个副线圈时，P1＝P2②当有多个副线圈时P1＝P2＋P3＋…(3)电流关系：①只有一个副线圈时，由P1＝P2知，I1U1＝I2U2，得I1I2＝U2U1＝n2n1，即I1I2＝n2n1②当有多个副线圈时，由P1＝P2＋P3＋…知I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…2．D[由题图知原线圈电压最大值为2202V，周期T＝2×10－2s，故电压有效值为220V，频率为50Hz；由U1U2＝n1n2，I1I2＝n2n1得输出电压的最大值为362V，原、副线圈电流之比为9∶55，输入、输出功率应相等，所以正确答案为D.]点评变压器的电压关系、电流关系是各物理量的有效值(或最大值)间的关系，例如公式U1U2＝n1n2中，若U1是有效值则U2就是有效值，若U1是最大值则U2就是最大值．3．C[电压互感器输入端分别接在两根线上，次级匝数比初级匝数少；电流互感器输入端只能串联在电路中，次级匝数比初级匝数多．]点评甲图是电压互感器，乙图是电流互感器，它们分别与电压表和电流表的使用方法相同，即：电压互感器测电压时需并联接入电路，电流互感器测电流时需串联接入电路．它们利用变压器的原理把高电压、大电流变成低电压、小电流，以方便测量．4．2005解析由理想变压器公式U1U2＝n1n2得UCD＝n2n1UAB＝2×100V＝200V，又由I2＝UCDR0＝20040A＝5A.点评自耦变压器铁芯上只绕一个线圈，原、副线圈共用一个绕组，最大优点是可以连续调节输出电压，缺点是低压端和高压端直接有电的联系，使用不够安全．变压器的规律都适用于自耦变压器．5．ABD[K由a合到b时，n1减小而U1不变，由U1U2＝n1n2可知副线圈上电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大；又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A项正确．同理K由b合到a时，P2减小，B项正确．P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2＝U2R可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由I1I2＝n2n1可知I1将减小，故C项错误．当U1增大时，由U1U2＝n1n2可知U2也增大，I2＝U2R增大，再由I1I2＝n2n1可知I1增大，故D项正确．]方法总结此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)，输入功率、输出功率随匝数比的变化而变化的情况，如选项A、B；另一类是原、-5-副线圈的匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，如选项C.处理此类问题时，要根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系．6．BCD[由于输入电压不变，所以S接通时，理想变压器副线圈M、N两端输出电压不变．并联灯泡L2，负载总电阻变小，由欧姆定律I＝UR知，流过R的电流增大，电阻R上的电压UR＝IR增大．副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I1U1＝I2U2得I2增大，则原线圈输入电流I1也增大．UMN不变，UR变大，所以UL1变小，流过灯泡L1的电流减小．]方法总结变压器动态分析问题的思路程序可表示为7．B[由理想变压器变压比公式U1U2＝n1n2可得U2＝U1n2n1＝220×6001000V＝132V，由U1U3＝n1n3可得U3＝n3n1U1＝200×2201000V＝44V，根据输入功率等于输出功率有I1U1＝I2U2＋I3U3解得I3＝7A，选B]方法总结理想变压器变压比公式U1U2＝n1n2，对有一个或n个副线圈的变压器均适用，而变流比公式I1I2＝n2n1，只适用于有一个副线圈的变压器，若为两个以上副线圈的变压器，必须用P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3或n1I1＝n2I2＋n3I3来计算．8．(1)30匝550匝(2)0.36A解析(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由U1U2＝n1n2，U1U3＝n1n3得n2＝U2U1n1＝6220×1100匝＝30匝n3＝U3U1n1＝110220×1100匝＝550匝(2)设原线圈输入电流为I1，P入＝P出，即I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3，所以I1＝P2＋P3U1＝20＋60220A＝0.36A方法总结第(1)问中，也可根据原、副线圈每伏电压分配到的匝数相等进行计算．即由n1U1＝1100匝220V＝5匝/V，得匝数n2＝5×6匝＝30匝，n3＝5×110匝＝550匝．