4.2 变压器 学案 word版含答案

第2节 变压器 学案
学习目标：
（1）知道变压器的构造，了解变压器的工作原理；
（2）理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。
基础知识：
一、变压器的结构
变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。
一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
变压器的结构示意图和符号，如下图所示：
二、变压器的工作原理
互感现象时变压器工作的基础。在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势。变压器的工作原理是互感现象．因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(后两空填“变化”或“恒定”)
三、科学探究－变压器电压与匝数的关系
电压与匝数的关系
只适用于理想变压器。实际上变压器的工作效率都很高，在一般的计算中，可以把实际变压器视为理想变压器。
理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率关系：P出=P入
理想变压器只有一个副线圈时，原副线圈中的电流比公式
如果副线圈的电压高于原线圈的电压，这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压低于原线圈的电压，这样的变压器叫降压变压器。升压变压器 n2＞n1，降压变压器 n2＜n1。升压变压器，I2I1。
四、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：＝，＝.
重难点理解：
一、理想变压器
1.特点：
(1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失．
(2)原、副线圈不计内阻，即无能量损失．
实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器．
2．功率关系：P入＝P出．
3．电流关系：
(1)若只有一个副线圈时，有I1U1＝I2U2，即＝；
(2)当有多个副线圈时，有I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，
即I1n1＝I2n2＋I3n3＋…
二、理想变压器中各量的制约关系和动态分析
1．变压器工作时的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比()一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝.
(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，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()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I1＝.
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，负载电阻变化，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1；
(2)负载电阻不变，匝数比变化，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
典例1、图示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市电网的电压,不会有很大的波动。输出电压通过输电线输送给用户,输电线的电阻用R0表示,变阻器R表示用户用电器的总电阻,当滑动变阻器触头P向下移动时,下列说法中正确的是(　　)。
A.相当于在增加用电器的数目
B.表的示数随表的示数的增大而增大
C.表的示数随表的示数的增大而增大
D.变压器的输入功率在增大
ACD　【解析】变压器的输入电压U1不变,即表的示数不变,理想变压的匝数不变,故U2不变,表的示数不变,选项B错误。当滑动变阻器触头P向下移动时,其电阻值变小,由I2=知,表的示数变大;理想变压的匝数不变,I1=I2,I1增大,故表的示数变大;变压器的输入功率P入=P出=U2I2,所以功率在增大,故选项A、C、D项正确。
典例2、如图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断。
（1）熔丝的熔断电流是多大？
（2）当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？
解析：（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1=I2U2
当I2=12 mA时，I1即为熔断电流。代入数据，得I1=0.98 A.
（2）设副线圈中电流为I2′=10 mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1=I2′U2
代入数据得，P1=180 W.
巩固练习：
1.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,不一定相等的物理量是(　　)。
A.交变电流的频率　　　　　　B.电流的有效值
C.电功率 D.磁通量的变化率
2.理想变压器的原、副线圈匝数之比为1∶15,当原线圈接在6 V的蓄电池两端以后,副线圈的输出电压为(　　)。
A.90 V　　　　　　B.6 V　　　　C.0.4 V　　　　　　D.0
3.理想变压器初、次级线圈匝数比为4∶1,若在初级线圈上加u=400sin 100πt V的交流电,用交变电压表测得次级线圈两端的电压为(　　)。
A.100 V B.100 V C.1600 V D.1600 V
4.理想变压器正常工作时,原、副线圈中的电流为I1、I2,电压为U1、U2,功率为P1、P2,关于它们之间的关系,下列说法中正确的是(　　)。
A. U1随着U2增大而增大 B.I1随着I2的增大而增大
C. P1随着P2的增大而增大 D.当副线圈断路时,原线圈上电压为零
5.图示为理想变压器,它的原线圈接在交流电上,副线圈接在一个标有“12 V　100 W”的灯泡L上。已知变压器原、副线圈的匝数之比为18∶1,那么灯泡正常工作时,图中电压表的示数为多少?电流表的示数为多少?
参考答案：
B　2.D　3.B　4.BC
5.1.216 V　0.46 A
【解析】灯泡L正常工作,则副线圈的电压为12 V
根据公式=,可得原线圈的电压U1=U2=216 V
根据理想变压器的原、副线圈的功率相等,有P1=P2
所以I1===0.46 A
即电压表、电流表的示数分别为216 V、0.46 A。
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