2.6变压器 学案(2020年粤教版高中物理选修3-2)
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1、第六节第六节 变压器变压器 学科素养与目标要求 物理观念:1.了解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,并能运用电 磁感应的规律进行解释 科学思维:1.理想化方法构建变压器模型.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系,并能用它 解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系,并能推导出原、副线圈的电流关系 科学探究:了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法,经历探究过程,分析现象 得出探究结果 一、认识变压器 1构造:由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,与电源连接的线圈叫做原线圈,与负载 连接的线圈叫做副线圈 2原理:原线圈的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量,这个交变的磁
2、通量同时穿过原、副 线圈,在副线圈中产生感应电动势,若在副线圈两端接入负载,负载中就会有交变电流 二、电压与匝数的关系 1理想变压器:忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器 2电压与匝数的关系:原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比,即U1 U2 n1 n2. 3两类变压器:n2n1的变压器叫升压变压器;n2U1,U2降低 BU2U1,U2升高 CU2U1,U2降低 DU2n2知 U2U1;滑动触头从 M 点顺时针旋转至 N 点过程,n2 减小,n1不 变,U1不变,则 U2降低,C 项正确 例 4 (多选)图 7 甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图,下列说法中正确的是( )
3、图 7 A线圈匝数 n1n2,n3n2,n3n4 C甲图中的电表是电压表,输出端不可短路 D乙图中的电表是电流表,输出端不可断路 答案 CD 解析 题图甲中的原线圈并联在电路中,为电压互感器,是降压变压器,n1n2,其中的电表 为电压表;题图乙中的原线圈串联在电路中,为电流互感器,是升压变压器,n3n4,其中的 电表为电流表,故选项 C、D 正确 三、理想变压器的动态分析 1电压、电流、功率的制约关系 (1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比n1 n2一定时,输入电压 U1决定输出电压 U2,即 U2 n2U1 n1 . (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
4、;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n1 n2一定,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 I1n2I2 n1 (只有一个副线圈时) 2对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况,进行动态分析的顺 序是 RI2P出P入I1. (2)负载电阻不变,分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是 n1、 n2U2I2P出P入I1. 例 5 (多选)(2018 孝感市八校联盟高二下学期期末联考)理想变压器的原线圈连接一只理想 电流表,副线圈接入电路
5、的匝数可以通过滑动触头 Q 调节,如图 8 所示,在副线圈上连接了 定值电阻 R0和滑动变阻器 R,P 为滑动变阻器的滑片原线圈两端接在电压为 U 的交流电源 上则( ) 图 8 A保持 Q 的位置不动,将 P 向上滑动时,电流表的读数变小 B保持 Q 的位置不动,将 P 向上滑动时,电流表的读数变大 C保持 P 的位置不动,将 Q 向上滑动时,电流表的读数变大 D保持 P 的位置不动,将 Q 向上滑动时,电流表的读数变小 答案 AC 解析在原、副线圈匝数比一定的情况下,变压器的输出电压由输入电压决定因此 Q 位置 不动时,输出电压不变,此时 P 向上滑动,副线圈电路总电阻增大,则输出电流减小
6、,输入 电流也减小,故电流表的读数变小,故 A 正确,B 错误P 位置不动,将 Q 向上滑动,则输 出电压变大,输出电流变大,输入电流也变大,则电流表的读数变大,故 C 正确,D 错误 针对训练 (2018 三明市高二下学期期末联考)如图 9 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,输电线的等效电阻为 R,开始时,开关 S 断开,当 S 接通 时,以下说法正确的是( ) 图 9 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 上的电压减小 C通过灯泡 L1的电流增大 D原线圈中的电流增大 答案 D 解析输入电压和匝数比不变,由U1 U2 n1
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