变压器导学案.docx
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变压器导学案
5.4变压器
[学习目标]
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的几种关系并能用它解决相关问题.
[学习重点]变压器工作原理及工作规律
[学习难点]应用变压器工作原理结合电路知识处理变压器相关问题
【自主学习】
1.变压器：
是改变______________的电器设备,由______________和两个绕在铁芯上的线圈组成,其中与电源连接的叫______________,与负载连接的叫______________.
2.变压器的工作原理：
变压器的工作基础是______________现象,原线圈中的交变电流所激发的磁场不仅穿过______________,也同时穿过______________.变化的磁场在______________中产生______________.
3.理想变压器：
没有______________损失的变压器叫做理想变压器.
4.电压与匝数的关系是：
原、副线圈的______________等于两个线圈的______________.
5.常见的变压器有_______变压器、________变压器、_______互感器、_______互感器.
[合作探究及要点分析]
探究一：
变压器结构及原理
1.变压器结构
观察变压器模型:
总结变压器基本构造：
______________________________
画出变压器在电路中的符号：
2.变压器工作原理
想一想
（1）把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上（如图所示），小灯泡能发光吗？
为什么？
（2）若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？
小结：
变压器的工作基础是________现象．因此变压器只对______的电流起作用，对_______电流不起作用．（后两空选填“变化”或“恒定”）;变压器工作时能量转化：
_______________________________.
例1
关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（ ）
A．通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等
C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
探究二：
理想变压器的规律
1.理想变压器“理想”在哪些方面？
2.理想变压器的规律
（1）功率关系
（2）变压器原、副线圈电压与匝数关系
理想变压器的原、副线圈中具有磁通量，
磁通量的变化率
.
根据法拉第电磁感应定律：
E1=;E2=;
=;
对于理想变压器，导线电阻可以忽略，故U1=E1，U2=E2（副线圈看成一个电源，电动势等于路端电压）。
所以
=
如果n2＜n1，则输出电压输入电压，称变压器；
如果n2＞n1，则输出电压输入电压，称变压器。
可见，电压仅与匝数关，与负载关。
（3）原线圈与副线圈中的电流与匝数关系
对于理想变压器,P入______P出。
由P入=U1I1P出=U2I2即推出I1I2n1n2的关系__________________________
思考：
（多个副线圈）如果副线圈个数有两个，根据理想变压器的关系推导出电压、电流和匝数的关系：
电压和匝数的关系：
______________________________________
电流和匝数的关系：
______________________________________
例2
理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是（ ）
A．每匝线圈中磁通量的变化率
B．交变电流的频率
C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
例3
理想变压器连接电路如图甲所示，已知原、副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2A，则（ ）
A．电压表读数为282V
B．电压表读数为28.2V
C．输入功率为56.4W
D．输入功率为40W
探究三：
理想变压器中各量的制约关系
1.电压制约：
当变压器原、副线圈的匝数比（
）一定时，电压决定电压。
2.功率制约：
P出决定P入，P出增大，P入；P出减小，P入，P出为0，P入为.
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，
电流决定电流.
例4
如图所示，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，以下说法中正确的是（）
A、副线圈两端M、N的输出电压减小
B、原线圈中的电流增大
C、通过灯泡L1的电流减小
D、副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大
例5
如图所示为一理想变压器，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交变电压，I1为原线圈中的电流，则（ ）
A．保持U1及P的位置不变，K由a扳向b时，I1将增大
B．保持U1及P的位置不变，K由b扳向a时，R消耗功率减小
C．保持U1不变，K接在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，K接在a处，若U1增大，I1将增大
提示：
对理想变压器进行动态分析问题的思路程序可表示为：
探究四：
几种常见的变压器
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：
＝
，
＝
.
2．电压互感器
（1）构造：
小型降压变压器，如图甲所示．
（2）接法：
原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；为了安全，外壳和副线圈应接地．
（3）作用：
将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压．
3．电流互感器
（1）构造：
小型升压变压器，如图乙所示．
（2）接法：
原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表．为了安全，外壳和副线圈应接地．
（3）作用：
将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流．
随堂检测
1.对于理想变压器下，下列说法中正确的是（）
A.原线圈的输入功率，随副线圈输出功率增大而增大
B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大
C.原线圈的电压，不随副线圈输出电流变化而变化
D.当副线圈电流为零时，原线圈电压为零
2．如图所示，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“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则（ ）
A．电流表的示数为
A
B．电源输出功率为1200W
C．电流表的示数为
A
D．原线圈端电压为11V
3．某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图所示的规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是（ ）
A．输出电压的最大值为36V
B．原、副线圈中电流之比
为55∶9
C．变压器输入、输出功率
之比为55∶9
D．交流电源电压有效值为220V，频率为50Hz
4.一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。
下列说法正确的是（）
A．副线圈输出电压的频率为50Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
5．如图所示，M、N为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图中的电表均为交流电压表
B．甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表
C．甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表
D．甲、乙两图中的电表均为交流电流表
6．如图所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值UAB＝100V，R0＝40Ω，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值UCD为________V，通过电阻R0的电流有效值为____A.
7．如图所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n1＝1100匝，接入电压U1＝220V的电路中．
（1）要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6V，U3＝110V，它们的匝数n2、n3分别为多少？
（2）若在两副线圈上分别接上“6V，20W”、“110V，60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
拓展提升
1.对于理想变压器，下列说法中正确的是（）
A.原线圈的输入功率随着副线圈的输出功率增大而增大
B.原线圈的输入电流随着副线圈的输出电流增大而增大
C.原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化
D.当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
2.如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比n1：
n2=4：
1，当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动时，电流表A1的示数12mA，则电流表A2的示数为（）
A.3mAB.0
C.48mAD.与负载R的值有关
3.如图所示，一个理想变压器，初、次级线圈匝数比为10：
1，把初级线圈接入U=220
sin100πtV的交流电源，那么（）
A.用交流电压表测量次级输出电压为220
V
B.次级交流电的频率为100Hz
C.次级接入R=22Ω的电阻，则初级线圈的电流为1A
D.次级接入，R=22Ω的负载，则变压器的输入功率为22W
4.将输入为220V，输出为6V的变压器，改绕成输出为30V的变压器.若副线圈原来的匝数为30匝，原线圈匝数不变，则副线圈应增加的匝数是（）
A.150匝B.120匝C.130匝D.144匝
5.一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1,若原线圈加上u=1414sin100πt（V）的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是（）
A、250VB、353.5V
C、499.8VD、200V
6.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡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，以下说法中正确的是（）
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上的电压降增大
C.通过灯泡L1的电流减小
D.原线圈中的电流增大
7.如图所示，一理想变压器的变压比为3∶1，图中四只灯泡完全相同.在L1、L2、L3正常发光的条件下，若断开L4，则（）
A、L1、L2、L3变亮B、L1、L2、L3变暗
C、L1变亮，L2、L3变暗D、L1变暗，L2、L3亮度变亮
8.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图所示，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则（ ）
A．ab接MN、cd接PQ，Iab＜Icd
B．ab接MN、cd接PQ，Iab＞Icd
C．ab接PQ、cd接MN，Iab＜Icd
D．ab接PQ、cd接MN，Iab＞Icd
9.一单相变压器原副线圈匝数比为20：
1，原线圈两端电压U1=220V，副线圈电阻r2=1Ω，负载电阻R=19Ω.求副线圈输出电压U2、原线圈输人功率P1及变压器的效率.
10、如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。
变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有太大的波动。
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，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。
当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？
11.如图所示理想变压器原、副线圈的匝数比为N1：
N2=2：
1，原线圈接220V交流电源，副线圈接额定功率为20W的灯泡L，灯泡正常发光．当电源电压降为180V时，求：
（1）此时灯泡实际消耗的功率？
（2）此时灯泡中的电流是多少？
12.图甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u—t图象如图乙所示，若只在ce间接一只Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W.
（1）请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式；
（2）求只在ce间接400Ω电阻时，原线圈中的电流I1；
（3）求ce和de间线圈的匝数比
.
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