人教版選修11 變壓器 第1課時(shí) 學(xué)案.docx

3.4變壓器學(xué)習(xí)目標(biāo)：1知道變壓器的基本構(gòu)造2理解變壓器的工作原理3學(xué)會(huì)用變壓器原、副線圈的電壓與兩線圈匝數(shù)的關(guān)系解決問(wèn)題4知道常見(jiàn)的變壓器的類型及它們的應(yīng)用重點(diǎn)：學(xué)會(huì)用變壓器原、副線圈的電壓與兩線圈匝數(shù)的關(guān)系解決問(wèn)題難點(diǎn)：理解變壓器的工作原理預(yù)習(xí)新知：一、變壓器的結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)如圖341中的實(shí)物是示教變壓器，它像各種變壓器一樣，主要由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈(也叫繞組)兩部分組成，鐵芯由硅鋼片疊合而成，線圈由漆包線繞成圖341工作時(shí)，變壓器的一個(gè)線圈跟前一級(jí)電路連接，叫做原線圈，也叫初級(jí)線圈(初級(jí)繞組)；另一個(gè)線圈跟下一級(jí)電路連接，叫做副線圈，也叫次級(jí)線圈(次級(jí)繞組)2作用能改變交變電流的電壓，不改變交變電流的周期和頻率3常用符號(hào)如圖342甲所示，是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的原、副線圈構(gòu)成圖342乙是變壓器的符號(hào)甲 乙圖342二、變壓器為什么能改變電壓1電磁感應(yīng)現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)當(dāng)原線圈通過(guò)電流時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向也都在不斷變化，通過(guò)鐵芯副線圈中的磁場(chǎng)也在不斷變化，于是副線圈內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2線圈的各匝導(dǎo)線之間是相互串聯(lián)的，每匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加在一起，就是整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因此，在同一個(gè)鐵芯上，哪個(gè)線圈的匝數(shù)多，哪個(gè)線圈的電壓就高基礎(chǔ)自測(cè)1思考判斷(1)變壓器主要用鐵芯和繞在鐵芯上的線圈組成()(2)變壓器不但能改變交流電流，也能改變直流電壓()(3)變壓器的原、副線圈是用導(dǎo)線連接在一起的，所以當(dāng)原線圈接交流電源時(shí)，副線圈有電流輸出()(4)變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)()(5)變壓器副線圈匝數(shù)多，則副線圈的電壓高()(6)變壓器的輸入功率決定輸出功率，有p入p出()2下面可以將電壓升高供給家用電燈的變壓器是()c電壓升高，原線圈的匝數(shù)要少于副線圈的匝數(shù)，要接交流電，接直流電時(shí)變壓器不工作，故c正確3(多選)如圖343所示為變壓器的示意圖，它被用來(lái)升高發(fā)電機(jī)的輸出電壓，下列說(shuō)法中正確的是()圖343a圖中m是閉合的鐵芯b發(fā)電機(jī)應(yīng)與線圈相連，升高后的電壓由c、d兩端輸出c電流以鐵芯為通路從一個(gè)線圈流到另一個(gè)線圈d變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的ad由題設(shè)知該變壓器為升壓變壓器，所以原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)，故為輸入端即接發(fā)電機(jī)，為輸出端，選項(xiàng)b錯(cuò)；鐵芯提供閉合的磁路，使電能先變成磁場(chǎng)能再在副線圈中變成電能，所以c項(xiàng)錯(cuò)故選a、d.合 作 探 究：理想變壓器及其工作原理1.理想變壓器的特點(diǎn)(1)變壓器變壓時(shí)不計(jì)能量損失，即輸入功率等于輸出功率(2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻因?yàn)槔硐胱儔浩鞑挥?jì)一切電磁能量損失，因此，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，一般實(shí)際變壓器都可以看成是理想變壓器2變壓器的工作原理電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)交變電流通過(guò)原線圈時(shí)，由于電流的大小和方向在不斷改變，所以鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化，這樣變化的磁場(chǎng)就在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于原、副線圈匝數(shù)不同，所以副線圈中輸出的電壓與原線圈中的電壓不同，這樣就達(dá)到了改變交流電壓的目的針對(duì)訓(xùn)練1如圖344所示，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為12，則副線圈中電壓表讀數(shù)為()圖344a0 vb2 vc4 v d8 va由于原線圈接的是直流電源，所以通過(guò)副線圈的磁場(chǎng)不變，因此副線圈中電壓表讀數(shù)為0，選項(xiàng)a正確理想變壓器的規(guī)律1.理想變壓器原、副線圈基本量的關(guān)系基本關(guān)系功率關(guān)系p入p出電壓關(guān)系，與負(fù)載、副線圈的多少無(wú)關(guān)頻率關(guān)系f1f2(變壓器不改變交流電的頻率)因果關(guān)系(n1和n2不變時(shí))(1)由u2u1可知u1決定u2，即原線圈兩端電壓決定副線圈兩端的電壓(2)由p入p出可知輸出功率決定輸入功率，功率按需分配2.變壓器的種類(1)升壓變壓器：n2n1時(shí)，u2u1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫升壓變壓器(2)降壓變壓器：n2n1時(shí)，u2u1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫降壓變壓器如圖345所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為201，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220 v60 w”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則()圖345a電流表的示數(shù)為 ab電源輸出功率為1 200 wc電流表的示數(shù)為 ad原線圈端電壓為11 v【解析】由燈泡正常發(fā)光可知，副線圈電壓為220 v，由可知，原線圈電壓u120220 v4 400 v，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；又因輸入功率等于輸出功率，p1p260 w，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；電流表讀數(shù)為有效值，原線圈中電流i1 a a，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤，選項(xiàng)c正確【答案】c注意事項(xiàng)(1)變壓器能改變交流電的電壓、電流，不能改變周期、頻率.(2)變壓器遵守能量守恒定律：p入p出.針對(duì)訓(xùn)練2如圖346所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為12；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220 v，額定功率為22 w；原線圈電路中接有電壓表和電流表現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光若用u和i分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則()圖346au110 v，i0.2 abu110 v，i0.05 acu110 v，i0.2 adu110 v，i0.2 aa直接求出副線圈中的電壓、電流分別為：220 v、0.1 a故原線圈中的電壓、電流分別為110 v、0.2 a作業(yè)：1下列關(guān)于變壓器的說(shuō)法中正確的是()a變壓器是把電能通過(guò)磁場(chǎng)能再次轉(zhuǎn)換成電能的裝置b變壓器的原、副線圈組成閉合回路c變壓器的鐵芯中產(chǎn)生交變電流d變壓器的副線圈中產(chǎn)生直流電a變壓器就是將電能通過(guò)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故a正確變壓器是根據(jù)互感原理制成的，原、副線圈并不能構(gòu)成閉合回路，變壓器鐵芯中沒(méi)有電流但有磁通量的變化，在原、副線圈中的電流都是交流電，由此可知b、c、d錯(cuò)誤2一臺(tái)理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比n1n2201，原線圈接入220 v的交流電壓，副線圈向一電阻為110 的用電器供電，則副線圈中的電流為()a2 ab0.1 ac0.5 a d0.005 ab由得u2u1220 v11 v，副線圈中電流為i2 a0.1 a，故選項(xiàng)b正確3(多選)理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為101，以下說(shuō)法中正確的是()a穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量之比是101b穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等c原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為101d正常工作時(shí)，原、副線圈的輸入、輸出功率之比為11bd對(duì)理想變壓器，可以認(rèn)為無(wú)磁通量損漏，因而穿過(guò)兩個(gè)線圈的交變磁場(chǎng)相同，磁通量的變化率相同，因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，才導(dǎo)致電壓與匝數(shù)成正比；理想變壓器可以忽略熱損耗，故輸入功率等于輸出功率在本題中由于交變磁場(chǎng)變化在原、副線圈中相等，故電壓比等于匝數(shù)比，用此規(guī)律可由電壓比求匝數(shù)比故選b、d.4下列圖中可以將電壓升高供給家用電燈的變壓器是()解析：選c電壓升高，原線圈的匝數(shù)要少于副線圈的匝數(shù)，原線圈要接交流電，接直流電時(shí)變壓器不工作，故c正確。5.如圖所示，理想變壓器的原線圈接入u11 000 sin 100t v的交變電壓，副線圈通過(guò)電阻r6 的導(dǎo)線對(duì)“220 v,880 w”的電器rl供電，該電器正常工作。由此可知()a原、副線圈的匝數(shù)比為501b交變電壓的頻率為100 hzc副線圈中電流的有效值為4 ad變壓器的輸入功率為880 w解析：選c根據(jù)接入電壓u11 000sin 100t v，輸入電壓有效值為11 000 v，要使“220 v,880 w”的電器正常工作，則通過(guò)用電器的電流為i4 a，副線圈輸出電壓為u出iru46 v220 v244 v，原、副線圈匝數(shù)比等于輸入電壓與輸出電壓之比為2 75061，a錯(cuò)誤，c正確；交流電的頻率f hz50 hz，b錯(cuò)誤；變壓器的輸出功率p出prlpr880 w426 w976 w，d錯(cuò)誤。6如圖所示，為四種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路示意圖，它們所用燈泡相同，且規(guī)格都是“220 v,40 w”，當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)為20 w時(shí)，哪種臺(tái)燈消耗的功率最小()解析：選cc圖為理想變壓器調(diào)節(jié)電壓，而理想變壓器不消耗能量，a、b、d三圖中均利用電阻來(lái)調(diào)節(jié)燈泡上的電壓，故一定會(huì)多消耗能量。c正確。7理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈中不相同的物理量為()a每匝線圈中磁通量的變化率b交變電流的頻率c原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率d原線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和副線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析：選d理想變壓器是沒(méi)有能量損失的變壓器，鐵芯中無(wú)磁漏現(xiàn)象，所以每匝線圈中磁通量相等，其變化率相等，故a、c不符合題意；根據(jù)變壓器的工作原理及用途可知，b不符合題意，d符合題意。8.一輸入電壓為220 v，輸出電壓為36 v的變壓器副線圈燒壞了，為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù)，某同學(xué)拆下燒壞的副線圈，用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈，如圖所示，然后將原來(lái)線圈接到220 v交流電源上，測(cè)得新繞線圈的端電壓為1 v，按理想變壓器分析，該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為()a1 100,360b1 100,180c2 200,180d2 200,360解析：選b對(duì)新繞線圈的理想變壓器，根據(jù)變壓比公式得n11 100，變壓器燒壞前，同理可得n2180，故b正確。9如圖甲所示，一理想變壓器給一個(gè)小燈泡供電。當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時(shí)，額定電壓為u0的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為r，圖中電壓表為理想電表。下列說(shuō)法正確的是()a變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值為uumsin vb電壓表的示數(shù)為 u0c變壓器的輸入功率為d變壓器的匝數(shù)比為umu0解析：選ac由題圖乙知，變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值為uumsin v，選項(xiàng)a正確；電壓表的示數(shù)為u0，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；變壓器的輸入功率為，選項(xiàng)c正確；由變壓器變壓公式，變壓器的匝數(shù)比為umu0，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。10為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 v，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，如圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖。保證輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭p上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓。某次檢測(cè)得到用