3.3 变压器 导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 3.3 变压器 导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 484.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-12 22:04:53 | ||
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文档简介
3.3变压器
【学习目标】
1.知道变压器的工作原理。
2.掌握理想变压器的原、副线圈的电压与匝数的关系。
3、能应用理想变压器的功率关系分析电流关系并解决基本问题。
【重点难点】
1.理解理想变压器的制约关系。
2.掌握理想变压器动态分析的方法。
3.理解变压器副线圈的连接问题。
【预习问题】
一、变压器的原理
1．变压器的构造
变压器的工作原理及存在的能量转化
3.变压器的作用：
4.理想变压器的特点：
【课堂学习过程】
任务一：1.利用学过的法拉第电磁感应定律理论推导变压器原副线圈两端电压关系？
电流的关系？
2.变压器电压、电流、功率的决定关系：
拓展：若有多个副线圈，电压，电流关系又如何？
例：一理想变压器原、副线圈匝数之比，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压如图所示。副线圈仅接入一个R=10 Ω的电阻，则
(1)变压器的输出电压的峰值；
(2)交流电压表的示数；
(3)电阻R的热功率；
(4)原线圈的电流；
(5)变压器的输入功率。
任务二：认识几种常见的变压器，并说明其工作原理？
1．自耦变压器
如图所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用。
规律：自耦变压器只有一个线圈，每匝线圈产生的电动势E＝相同，故＝成立。
2．互感器
电压互感器 电流互感器
原理图
原线圈的连接 并联在待测电路中 串联在待测电路中
副线圈的连接 连接电压表 连接电流表
互感器的作用 将 电压变为 电压 将 电流变成 电流
利用的关系式 ＝ I1n1＝I2n2
跟踪训练
1.(多选) 理想变压器原、副线圈接有额定功率相同的灯泡。当输入电压为灯泡额定电压的10倍时，两个灯泡正常发光。( )
A.原、副线圈匝数比为9∶1
B.原、副线圈匝数比为11∶1
C.此时a和b的电功率之比为1∶9
D.此时a和b的电功率之比为1∶1
2.理想变压器原线圈匝数匝，副线圈的匝数分别为匝和匝，
L1是“6 V 2 W”的小灯泡，L2是“12 V 4 W”的小灯泡。当原线圈接上交变电压时，
L1、L2都正常发光，原线圈中的电流为（ ）
3.一自耦变压器如图所示，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（ ）
4.交流发电机的简化结构如图所示，两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场。已知水平匀强磁场的磁感应强度大小，矩形线框ABCD共100匝，面积,电阻不计。线框绕垂直于磁场的转轴 以角速度匀速转动，通过熔断电流(有效值)为10A的保险丝与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 20W”的灯泡，下列说法正确的是 （ ）
A.若灯泡正常发光，通过保险丝的电流为0.2A
B.为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为20:11
C.线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量为
D.线框中产生的感应电动势的有效值为
5.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比,和(A)均为理想电表,灯泡电阻飞,AB两端电压(V).下列说法正确的是 ( )
A.电流频率为 100 Hz
B.电压表的读数为 24 V
C.电流表的读数为 0.5 A
D.变压器输入功率为6W
变压器的的动态分析
【问题探究】
如图所示,M为理想变压器,电表均可视为理想表,接线柱a、接路端电压u=311sin(314t)V的正弦交流电源，当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，各电压的示数如何变化
例1.如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后( )
A．电流表A2的示数减小
B．电压表V1的示数减小
C．电压表V2的示数不变
D．电流表A1的示数不变
跟踪训练：
1..如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为u＝20sin 100π V，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法正确的是( )
A．开关接通后，氖泡不会发光
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．滑动触头P向下移动，灯L可能恢复到原来的亮度
2.(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
3.如图所示为理想自耦变压器与负载连接的电路，原线圈输入交流电的电压恒定不变。现闭合开关S，电动机M开始工作，则( )
A．闭合S后，副线圈输出电压增大
B．闭合S后，电阻R两端的电压减小
C．闭合S后，原线圈输入功率减小
D．开关断开后，变压器的输入功率变大
【学习目标】
1.知道变压器的工作原理。
2.掌握理想变压器的原、副线圈的电压与匝数的关系。
3、能应用理想变压器的功率关系分析电流关系并解决基本问题。
【重点难点】
1.理解理想变压器的制约关系。
2.掌握理想变压器动态分析的方法。
3.理解变压器副线圈的连接问题。
【预习问题】
一、变压器的原理
1．变压器的构造
变压器的工作原理及存在的能量转化
3.变压器的作用：
4.理想变压器的特点：
【课堂学习过程】
任务一：1.利用学过的法拉第电磁感应定律理论推导变压器原副线圈两端电压关系？
电流的关系？
2.变压器电压、电流、功率的决定关系：
拓展：若有多个副线圈，电压，电流关系又如何？
例：一理想变压器原、副线圈匝数之比，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压如图所示。副线圈仅接入一个R=10 Ω的电阻，则
(1)变压器的输出电压的峰值；
(2)交流电压表的示数；
(3)电阻R的热功率；
(4)原线圈的电流；
(5)变压器的输入功率。
任务二：认识几种常见的变压器，并说明其工作原理？
1．自耦变压器
如图所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用。
规律：自耦变压器只有一个线圈，每匝线圈产生的电动势E＝相同，故＝成立。
2．互感器
电压互感器 电流互感器
原理图
原线圈的连接 并联在待测电路中 串联在待测电路中
副线圈的连接 连接电压表 连接电流表
互感器的作用 将 电压变为 电压 将 电流变成 电流
利用的关系式 ＝ I1n1＝I2n2
跟踪训练
1.(多选) 理想变压器原、副线圈接有额定功率相同的灯泡。当输入电压为灯泡额定电压的10倍时，两个灯泡正常发光。( )
A.原、副线圈匝数比为9∶1
B.原、副线圈匝数比为11∶1
C.此时a和b的电功率之比为1∶9
D.此时a和b的电功率之比为1∶1
2.理想变压器原线圈匝数匝，副线圈的匝数分别为匝和匝，
L1是“6 V 2 W”的小灯泡，L2是“12 V 4 W”的小灯泡。当原线圈接上交变电压时，
L1、L2都正常发光，原线圈中的电流为（ ）
3.一自耦变压器如图所示，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（ ）
4.交流发电机的简化结构如图所示，两磁极间产生的磁场可近似为匀强磁场。已知水平匀强磁场的磁感应强度大小，矩形线框ABCD共100匝，面积,电阻不计。线框绕垂直于磁场的转轴 以角速度匀速转动，通过熔断电流(有效值)为10A的保险丝与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 20W”的灯泡，下列说法正确的是 （ ）
A.若灯泡正常发光，通过保险丝的电流为0.2A
B.为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为20:11
C.线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量为
D.线框中产生的感应电动势的有效值为
5.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比,和(A)均为理想电表,灯泡电阻飞,AB两端电压(V).下列说法正确的是 ( )
A.电流频率为 100 Hz
B.电压表的读数为 24 V
C.电流表的读数为 0.5 A
D.变压器输入功率为6W
变压器的的动态分析
【问题探究】
如图所示,M为理想变压器,电表均可视为理想表,接线柱a、接路端电压u=311sin(314t)V的正弦交流电源，当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，各电压的示数如何变化
例1.如图所示，理想变压器原线圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后( )
A．电流表A2的示数减小
B．电压表V1的示数减小
C．电压表V2的示数不变
D．电流表A1的示数不变
跟踪训练：
1..如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为u＝20sin 100π V，氖泡在两端电压达到100 V时开始发光，下列说法正确的是( )
A．开关接通后，氖泡不会发光
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．滑动触头P向下移动，灯L可能恢复到原来的亮度
2.(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
3.如图所示为理想自耦变压器与负载连接的电路，原线圈输入交流电的电压恒定不变。现闭合开关S，电动机M开始工作，则( )
A．闭合S后，副线圈输出电压增大
B．闭合S后，电阻R两端的电压减小
C．闭合S后，原线圈输入功率减小
D．开关断开后，变压器的输入功率变大