高中物理四、变压器优质导学案

这是一份高中物理四、变压器优质导学案，共6页。学案主要包含了变压器等内容，欢迎下载使用。







eq \([先填空])


1．结构


如图3­4­1中的实物是示教变压器，它像各种变压器一样，主要由铁芯和绕在铁芯上的线圈(也叫绕组)两部分组成，铁芯由硅钢片叠合而成，线圈由漆包线绕成．





图3­4­1


工作时，变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈(初级绕组)；另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈(次级绕组)．


2．作用


能改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率．


3．常用符号


如图3­4­2甲所示，是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原、副线圈构成．图3­4­2乙是变压器的符号．





甲 乙


图3­4­2


eq \([再判断])


1．变压器主要用铁芯和绕在铁芯上的线圈组成．(√)


2．变压器不但能改变交流电流，也能改变直流电压．(×)


3．变压器的原、副线圈是用导线连接在一起的，所以当原线圈接交流电源时，副线圈有电流输出．(×)


eq \([后思考])


1．变压器的铁芯是由什么构成的？


【提示】 变压器的铁芯是由硅钢片叠合而成．


2．变压器能改变交变电流的频率吗？


【提示】 变压器能改变交变电流的电压、电流，不能改变周期、频率．





eq \([先填空])


1．电磁感应现象是变压器的工作基础．当原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化，通过铁芯副线圈中的磁场也在不断变化，于是副线圈内产生了感应电动势．


2．线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势．因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高．


eq \([再判断])


1．变压器的工作原理是电磁感应．(√)


2．变压器副线圈匝数多，则副线圈的电压高．(√)


3．变压器的输出功率决定输入功率．有P入＝P出．(√)


eq \([后思考])


1．变压器为何不能改变恒定直流电压？


【提示】 变压器的工作原理是电磁感应，产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，恒定直流电的磁场不变，故变压器不能改变恒定直流电压．


2．理想变压器原、副线圈的两端电压与匝数之比有怎样的关系？


【提示】 eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)





1．变压器的工作原理


电磁感应现象．当交变电流通过原线圈时，由于电流的大小和方向在不断改变，所以铁芯中的磁场也在不断变化，这样变化的磁场就在副线圈中产生感应电动势，由于原、副线圈匝数不同，所以副线圈中输出的电压与原线圈中的电压不同，这样就达到了改变交流电压的目的．


2．理想变压器


变压器在不考虑线圈的热损失和铁芯发热损失的能量时，输入功率和输出功率相等．


理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内，穿过原、副线圈的磁通量相同，穿过每匝线圈的磁通量的变化率也相同，因此每匝线圈产生的感应电动势相同，线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势．因此在同一个铁芯上，匝数多的线圈的电动势高，所以理想变压器原、副线圈的两端电压与匝数成正比，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).


3．理想变压器原、副线圈基本量的关系


4．变压器的种类


(1)升压变压器：n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫升压变压器．


(2)降压变压器：n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫降压变压器．





1．(多选)如图3­4­3所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是( )


【导学号：46852062】





图3­4­3


A．图中M是闭合的铁芯


B．发电机应与线圈I相连，升高后的电压由c、d两端输出


C．电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈


D．变压器是根据电磁感应原理工作的


【解析】 由题设知该变压器为升压变压器，所以原线圈匝数小于副线圈匝数，故Ⅱ为输入端即接发电机，Ⅰ为输出端，选项B错；铁芯提供闭合的磁路，使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能，所以C项错．故选A、D.


【答案】 AD


2．如图3­4­4所示，变压器原、副线圈匝数比为1∶2，则副线圈中电压表读数为( )


【导学号：46852063】





图3­4­4


A．0 V B．2 V


C．4 VD．8 V


【解析】 由于原线圈接的是直流电源，所以通过副线圈的磁场不变，因此副线圈中电压表读数为0，选项A正确．


【答案】 A


3．如图3­4­5所示，可以将电压升高后供给家用电灯的变压器是( )


【导学号：46852064】








图3­4­5


A．甲图B．乙图


C．丙图D．丁图


【解析】 变压器只能变交流，不能变恒定直流，故选项A、D错误．由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)知，欲升压则需n1

【答案】 C


4．如图3­4­6所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )





图3­4­6


A．电流表的示数为eq \f(3 \r(2),220) A


B．电源输出功率为1 200 W


C．电流表的示数为eq \f(3,220) A


D．原线圈端电压为11 V


【解析】 由灯泡正常发光可知，副线圈电压为220 V，由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)可知，原线圈电压U1＝20×220 V＝4 400 V，选项D错；又因输入功率等于输出功率，P1＝P2＝60 W，故选项B错；电流表读数为有效值，原线圈中电流I1＝eq \f(P1,U1)＝eq \f(60,4 400) A＝eq \f(3,220) A，故选项A错，选项C正确，故选C.


【答案】 C


5．一台理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝20∶1，原线圈接入220 V的交流电压，副线圈向一电阻为110 Ω的用电器供电，则副线圈中的电流为( )


【导学号：46852065】


A．2 A B．0.1 A


C．0.5 AD．0.005 A


【解析】 由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)得U2＝eq \f(n2,n1)U1＝eq \f(1,20)×220 V＝11 V，副线圈中电流为I2＝eq \f(U2,R)＝eq \f(11,110) A＝0.1 A，故选项B正确．


【答案】 B





1．变压器能改变交流电的电压、电流，不能改变周期、频率．


2．变压器遵守能量守恒定律：P入＝P出．


学 习 目 标
知 识 脉 络
1．知道变压器的基本构造．


2．理解变压器的工作原理．(难点)


3．学会用变压器原、副线圈的电压与两线圈匝数的关系解决问题．(重点)


4．知道常见的变压器的类型及它们的应用．(难点)
变 压 器 的 结 构
变 压 器 为 什 么 能 改 变 电 压
基本


关系
功率关系
P入＝P出
电压关系
eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，与负载、副线圈的多少无关
频率关系
f1＝f2(变压器不改变交流电的频率)
因果关系


(n1和n2不变时)
(1)由U2＝eq \f(n2,n1)U1可知U1决定U2，即原线圈两端电压决定副线圈两端的电压


(2)由P入＝P出可知输出功率决定输入功率，功率按需分配