人教版 (新课标)选修34 变压器教案

这是一份人教版 (新课标)选修34 变压器教案，共5页。教案主要包含了理想变压器，变压器的物理量变化的规律，远距离输电，针对训练等内容，欢迎下载使用。

1、构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器．
2、作用：在输送电能的过程中改变电压．
3、原理：其工作原理是利用了电磁感应现象．（互感）．
4、理想变压器的理想化条件及其规律．
在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：，，忽略原、副线圈内阻，有 U1＝E1 ，U2＝E2，另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有 由此便可得理想变压器的电压变化规律为
在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有 ，而 ，
于是又得理想变压器的电流变化规律为，由此可见：理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）
二、变压器的物理量变化的规律
1、电压规律
理解：（1）U1由电源决定，U2 随U1和n的变化而变化，副线圈相当于一个新电源
（2）U / n 表示单匝线圈的电压。（类比于砌墙）
2、功率规律
理解：（1）理想变压器只传递能量，不消耗能量
（2）p1随p2的变化而变化，但p1不能无限地变大，要受到发电机最大输出功率地限制（类比：银行出纳）
3、电流规律
理解：
R增大，I2 减小，p2 减小，p1减小，I1 减小
n2增加，U2增加，I2 增加，p2增加，p1增加，I1增加
结论：I1随I2地变化而变化
多组副线圈
无论原副线圈，磁通量变化率相同，所以有 （类比：砌墙）
（2）
令
n2 L
n3 R
220V
n1
【例1】 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3。
解：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用I∝1/n，而应该用P1=P2+P3和U∝n。由U∝n可求得U2=36V，U3=1000V；由U1I1=U2I2+U3I3和I2=1A可得I3=0.03A。
【例2】在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是 A
A
A
A
A
零线
火线
火线
零线
零线
火线
零线
火线
A. B. C. D.


【例3】如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则（A、B、D）
A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大
B.保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小
C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大
【例4】一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2=60匝，n3=600匝，若通过两个副线圈中的电流强度分别是I2=1 A，I3=4 A，求原线圈中的电流强度.
根据电功率公式有：I1U1=I2U2+I3U3①， 又因为，U2=②
，U3=U1③， 把②③代入①，整理得：I1n1=I2n2+I3n3
所以I1 = A = 2.24 A
三、远距离输电
用户
电源
U,p
△U，△p
R
U′，p′
A、明确物理量
电源的输出电压U，输出功率p
导线上损失电压△U，损失功率△p
用户得到的电压U′，得到的功率p′
B．怎样减少电能损失
减小时间t
减小电阻 减小导线长度L，减小电阻率（铜和铝）增大截面积s
减小电流，提高输出电压，⊿ p与输出电压U平方反比
C．其他方面的能量损失—输电线上的电压损失，除与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
【例5】 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。⑵若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？
解；⑴由于输送功率为P=500kW，一昼夜输送电能E=Pt=12000度，终点得到的电能E /=7200度，因此效率η=60%。输电线上的电流可由I=P/U计算，为I=100A，而输电线损耗功率可由Pr=I 2r计算，其中Pr=4800/24=200kW，因此可求得r=20Ω。
⑵输电线上损耗功率，原来Pr=200kW，现在要求Pr/=10kW ，计算可得输电电压应调节为U / =22.4kV。
【例6】发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比.
（2）画出此输电线路的示意图. （3）用户得到的电功率是多少？
解析：输电线路的示意图如图所示，
输电线损耗功率P线=100×4% kW=4 kW，又P线=I22R线
输电线电流I2=I3=20 A
原线圈中输入电流I1= A=400 A
所以，这样U2=U1=250×20 V=5000 V
U3=U2-U线=5000-20×10 V=4800 V，所以
用户得到的电功率P出=100×96% kW=96 Kw
四、针对训练
1如图所示，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比为N1∶N2=2∶1，在不接负载的情况下BD
A.当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为110 V
B.当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为55 V
C.当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为220 V
D.当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为110 V
2.在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为n1=600，n2=120，电源电压U1=220 V，原线圈中串联一个0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则AC
A.负载功率不能超过44 W
B.副线圈电流最大值不能超过1 A
C.副线圈电流有效值不能超过1 A
D.副线圈电流有效值不能超过0.2 A
3.如图（a）、（b）所示，当图中a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V.若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压，则a、b与e、f间的电压为B
A.220 V，220 V B.220 V，110 V C.110 V，110 V D.220 V，0
4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数n1∶n2∶n3=3∶2∶1，副线圈Ⅱ上接有“8 V，8 W”的灯泡L1、L2，副线圈Ⅲ上接有“6 V，9 W”的灯泡L3、L4，原线圈上接有电阻R1=3 Ω，当a、b两端接交变电源后，L1、L2正常发光，则交变电源的输出功率为 C
A. 24 W B.34 W C.36 W D.72 W