人教版物理选修3-2导学案5.4变压器完美版

第五章交变电流第4节变压器【学习目标】1.知道变压器的构造和原理及符号。2、理解电压与匝数的关系，电流与匝数的关系式并会应用。3、了解电压互感器和电流互感器。【重点、难点】变压原理，电压与匝数的关系，电流与匝数的关系式预习案【自主学习】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【学始于疑】探究案【合作探究一】1、演示实验器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干实验步骤：（1）按图示电路连接电路（2）原线圈接低压交流电源2V，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2=21n1，n1，2n1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。（3）原线圈接低压交流电源2V，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1=21n2，n2，2n2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。U1＝2V次数134原线圈匝数n1n2n2副线圈匝数2n121n22n2输入电压输出电压结论【合作探究二】理论探究设原线圈匝数N1，副线圈匝数N2，穿过铁芯的磁通量Φ，则原副线圈感应电动势E1和E2分别为多少？与匝数间有什么样的关系？归纳总结【课堂小结/本节知识网络】【思考】有多个副线圈的理想变压器电压、电流与线圈匝数关系式如何推导？【当堂检测】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()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50Hz3．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【课后巩固】1．正常工作的理想变压器的原、副线圈中，数值上一定相等的是()A．电流的频率B．端电压的峰值C．电流的有效值D．电功率2．用一理想变压器向一负载R供电，如图1所示,当增大负载电阻R时,原线圈中的电流I1和副线圈中的电流I2之间的关系是()A．I2增大,I1也增大B．I2增大,I1却减小C．I2减小,I1也减小D．I2减小,I1却增大3．一个理想变压器,原线圈输入220V电压时,副线圈输出电压为22V,若副线圈增加100匝后输出电压增加到33V,则变压器原线圈匝数为__________匝．4．一个电压互感器的变压比为10∶1,副线圈接入交流电压表的示数为220V,则所测高压电路中的电压为__________V．5．如图所示的理想变压器,它的初级线圈接在交流电源上,次级线圈接一个标有“12V100W”的灯泡,已知变压器初、次级线圈的匝数比为18∶1,那么小灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为__________V,电流表的读数为__________A．6．如图示为一理想变压器和负载电阻R,下列哪些做法可增加变压器的输入功率()A．只减少副线圈匝数B．只减少原线圈匝数C．只增加副线圈匝数D．只减小R的阻值7．一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1,若原线圈加上u=1414sin100πtV的交流电,则用交流电压表测得副线圈两端的电压是()A.250VB.353.5VC.499.8VD.200V【答案】自主学习：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．]当堂检测:1．C[因为灯泡正常发光所以副线圈中的电流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；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．课后巩固：1、AD2．C3．20004．22005．2160．466．BCD7．A不论何时，都要尽可能让思考与反省预见到突发的激情，这于审慎者可轻而易举做到。心烦意乱之时，首先要做的就是意识到这一点。先控制住自己的情绪，下决心不再使之加剧。有了这种高明的防范，就能很快终止怒气。要懂得制怒之法，且止息于当止之时：奔跑时停下来最难；狂怒时保持头脑清醒也一样难。过分激动，不论程度高低，都会影响理智。一旦对发怒有了这种警醒，就不会使你因怒气而失控，也不会使你损害良好的辨别力。谨慎地驾驭情绪，就能很好地控制它。你将是马背上第一个理智的人。智者最没有耐性，因为学识减少了他们的耐心。知识渊博的人很难被取悦。俄庀泰特斯告诉我们，生活最重要的准则在于懂得如何忍受一切。他认为这是智慧的一半真谛。容忍愚蠢需要极大的耐心。有时最令我们痛苦的人正是我们最依赖的人，这帮助我们战胜自我。耐心能带来无可估量的内心平静；而内心平静是世间的福祉。不懂得如何容忍他人的人如果还能忍受他自己的话，就应当独处。