变压器学案.docx

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1、精品资源变压器学案一、学习要点变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，学习时要抓住下面几个要点：1、从变压器的基本构造中了解变压器的工作原理。2、从物理学解决问题的最基本方法（抓住主要问题，忽略次要问题）出发，在了解变压 器工作过程中最主要的能量损失的来源的基础上，理解并掌握“理想变压器”这个物理模 型的特点。3、从法拉第电磁感应定律、理想变压器特点出发，认真推导变压比、变流比公式。4、从变压比、变流比公式出发，掌握几种常见的变压器。二、重点、难点分析1、本节内容的重点是：变压器的工作原理和工作规律及其应用工作原理和工作规律是本小节解决实际问题的重要基础，也是本小节与其它章节内容联系 的

2、桥梁。2、本节内容的难点是：理解副线圈两端电压是与原线圈频率相同的交变电压，推导变压 器变压比、变流比公式，并弄清楚公式中物理量的主从关系与原、副线圈相对应的物理量中，哪几个物理量一定是相等的？为什么？ 公式中物理量的主从关系是解决变压器动态变化问题的关键 三、学习思路学本节内容前，首先要先明确电磁感应现象产生的条件、法拉第电磁感应定律、楞次定 律等内容，并把它们简单概括为：对4#0； E=n；阻碍变化（变大反向，变小同向） Lt头脑中变压器的结构图要清晰由一个闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。图所示。用绝缘线绕成的原线圈：跟电源相连，用绝缘线 绕成的副线圈：跟负载相连，闭合铁芯是由涂有绝

3、缘漆的 硅钢薄片叠合而成。强调：线圈必须绕在铁芯上。知道铁芯要用绝缘的硅钢片叠压成闭合的形状的原因用绝缘的硅钢片叠压：是为了减少因电磁感应现象引起的涡流损失（工业上叫“铜损”）做成闭合的形状：是为了减少磁通量损失（工业上叫“铁损”）理想变压器模型无涡流损失（无铜损）无磁通量损失（无铁损） 理想变压器 一 P出=P入公式二曳和=n2中的U2% I2ni原、副线圈无电阻（无因电流热效应引起的能量损失）一Ii和Ui为原线圈两端 的电压及原线圈中的电流 I2和U2为副线圈两端 的电压及副线圈中的电流 值得注意的是“变压比公式”不仅适用于只有一个原、副线圈的情况，而且适用于多个 副线圈的情况。这是因为：

4、理想变压器的磁通量是全部集中在铁芯内的，因此，穿过每个副线圈的磁通量的变化 到相等的，所以由法拉第电磁感应定律可知每个副线圈中产生的电动势都是和各自的匝 数成正比，在线圈电阻不计的情况下，线圈两端的电压等于电动势。但是“变流比公式”只适用于原、副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈，该公 式即不适用不过P出=P人在上述两种情况下都适用 U1I1 =U2I2+U3I3 + Un1n从这个公式中也能看出“变流比公式”的确不适用于多个副线圈的情况。四、学法指导将“变压器及其相关内容”看作是电磁感应的应用降低难度电磁感应中的互感现象是变压器的工作基础，而A 4 W0是产生电磁感应现象的条件。在原线圈中

5、通以变化的电流是导致穿过原、副线圈的磁通量不等于零（A e W0）的原因,所以，才会有“变压器变交不变直” 的说法（这儿的直 是指大小、方向都不变的恒定电流）熟记“两公式一模型”掌握工具匕L的、p出=入U2n2I2ni先易后难，勤练习熟练方法“题后反思”找规律 搭建框架图16-5五、同步练习1 .如图16-5所示，变压器输入 交变电压U一定，两 个副线圈的匝数为 n2和n3,当把一电阻先后接在 a,b 间和c,d间时，安培表的示数分别为I和I 则I ： I 为A . n；：屋 B .n2 ：必22图 16-6C. n2: n3 D .n3 ： n22 .有一个理想变压器，原线圈1200匝，副线

6、圈400匝, 现在副线圈上接一个变阻器R,如图所示，则下列说法中正确的是A .安培表A1与A2示数之比为3:1B .伏特表V1与V2的示数之比为3:1图16-7C.当变阻器滑动头向下移动时，原线圈的输入功率将增加D.原、副线圈的功率之比为3:13 .如图16-7, 一理想变压器原副线圈匝数比为4:1,图中五只电灯完全相同，若 C、D、E都能正常发光，则 A灯A. 一定能正常发光B .比正常发光暗C .比正常发光亮D .一定被烧坏4 .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,n 2=120,电源电压U=220V,原线圈中串联一个 0.2A的保险丝，为了保证保险丝不

7、被烧坏，则A .负载功率不超过 44wB .副线圈电流最大值不能超过1AC .副线圈电流有效值不能超过1A D .副线圈电流有效值不能超过0.2A5 .如图16-9所示，理想变压器原、副线圈匝数比为4: 1,平行金属导轨与原线圈相连，当导体ab在匀强磁场中匀速运动时，电流表Ai示数为12mA ,则电流表 A2示数为 mA。6 .用1万伏高压输送100千瓦的电功率，在输电线上损 失2%的电功率，则输电线的电阻是 欧姆，图16-10如果把输送电压降低一半，则输电线上损失功率将占输送功率的。7 .如图16-10所示，理想变压器和三个定值电阻R1、R2和R3接在交流电源上，R1=R3,若Rr R2和R

8、3上的电功率相 等，则R1： R2=，变压器原、副线圈的匝数比U=100 2 sin100兀tV的交变电8 .有一理想变压器在其原线圈上串一熔断电流为Io=1A的保险丝后接到 220V交流电源上，副线圈接一可变电阻R作为负载，如图16-11所示，已知原、副线圈的匝 数比l：n2=5：1，问了不使保险丝熔断，可变电阻的取值范 围如何？9 . 一台理想变压器原、副线圈匝数比为10: 1,原线圈接压，副线圈两端用导线接规格为“ 6V, 12W”的小灯，已知导线总电阻r=0.5Q ,试求：副线圈应接几盏小灯？这些小灯又如何连接才能使这些小灯都正常发光?六、自我测评1 .有一台理想变压器，原副线圈的匝数

9、之艺为n1：1=2 :1,原线圈上交流电电源的电压 U=220 2 sin100兀tV,Q为保 险丝,其额定电流为1A,R为负载电阻，如图所示，变压器正常 工作时R的阻值A.不能低于 55a B.不能高于 55aC.不能低于77a D,不能高于77a2 .如图所示M为理想变压器.电源电压不变.当变阻器的滑 动头P向上移动时，读数发生变化的电表是A. A1B. A2C. V1D. V23 .内阻不计的交流发电机产生电动势e=10sin50 % t V,接有负载电阻R=10 ，现在把发电机的转速增加一倍，则A.负载两端电压的有效值将变为28.2V. B.交流电的频率将变为 100 Hz.C.负载消

10、耗的功率将变为20W.D.负载消耗的功率将变为40W.4 .如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为m,两个副线圈的匝数分别为n2和皿，原副线圈的电压分别为 U1、5、U3,电流分别为 小12、屈 两个副线甘由啕十H圈负载电阻的阻值未知，下列结论中，正确的是：；(A)U 1： 3=1：的，5： U352：&；(B)I I3=n3/n1, M2=n2/n1；f 1欢迎下载(C)n1I1=n2I2+ n3I3；(D)I iU 1 = I2U2+ I3U3。5.如图所示，理想变压器副线圈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Ro开始时，开关 K断开，当K接通时，以下说法正确的是(A)

11、副线圈两端的输出电压减小(B)通过灯泡L1的电流减小(C)原线圈中的电流增大(D)变压器的输入功率增大6.理想变压器原、副线圈的匝数比为4: 1,原线圈接在u=311sin100兀tV的交流电源上，副线圈所接的负载电阻是 11a，则副线圈中电流强度是(A) 5A (B)11A(C) 20A(D) 55A7. 一台理想的变压器副线圈接有4个一样的灯泡都能正常发光，原线圈中串接入一同样的灯泡如果原副线圈的匝数比为4: 1,则原线圈电路中的灯泡(A) 一定正常发光(B)比正常发光要暗些(C)比正常发光要亮些(D) 一定会烧坏8.如图所示的理想变压器，两个副线圈匝数分别为n1和 山，当把电热器接在 a

12、b,使cd空载时，电流表的示数为I当把电热器接在cd,而使ab空载时，电流表读数为I2,则Ii： I2等于(A) m ： n2 (B) m2： n22 (C) n2 ： n (D) n22： 529.理想变压器原、副线圈中的电流小 以 电压UU2,功率为Pi、P2,关于它们之间的关系，正确的说法是(A) I2由I1决定 (B)U2与负载有关(C)P1由P2决定 (D)以上说法都不正确10 .在下图的两个交流电路中，它们的电源电压相同，理 想变压器的原、副线圈的匝数为 Q、n2.如果两电源输出的 电流相等，则负载电阻 Ri与R2的比值为 .11 .如下图所示，变压器原、副线圈的匝数比为10:，副

13、线圈有一中心抽头 e.原线圈接交流电压 u=220 J2 sin(100兀t)V,副线圈上e、d之间的电压Ued=V.电压的周期 12.电阻为 R的负载接到20V直流电压上消耗的电功率是P.用一个变压器，原线圈接最大值为 200V的正弦交流电压， 副线圈接电阻 R,要使R上消耗的电功率为 P/2,则变压器 原、副线圈的匝数比为.13. 一理想变压器，原线圈输入电压为220V时，副线圈的输出电压为22V.如将副线圈增加100匝后，则输出电压增加到33V,由此可知原线圈匝数是 匝，副线圈匝数是 14.如图所示，交流发电机电动势的有效值 e=20V, 灯连接变压器。变压器输出端并联 24只彩色小灯泡

14、， 正常发光，导线电阻不计。求：a(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比；(2)发电机的输出功率。15. 一台变压器有两个次级线圈，它的 V 初级线圈接在220伏特电压上，一个次级线圈的电压为6伏，输出电流强度为2安培，匝数为24匝，另一个次级线圈的电压为250伏特，输出电流为 200毫安，求：T=s.gL-l三 is匝.内阻不计，它通过一个 R=6 Q的指示 每只灯泡都是“ 6V 0.25W”，灯泡都(1)250伏线圈的匝数，初级线圈的匝数.(2)初级线圈的输入功率16.理想变压器原、副线圈的匝数比为2： 1,原线圈接在u=311sin100兀tV的交流电源上副线圈所接的负载电阻是11 Q，则

15、副线圈中电流强度是(A) 10A (B) 22A(C) 40A(D110A17 . 一台发电机端电压为5000V,输出功率104kW,向400km外的用户输电，输电线的电阻率p = 1.7X 10-8 Q /m ,横截面积S= 0.85cm2,输电导线上的电功率损失要求不超过输出 功率的4%,则在输电时，电压应升高到多少伏？所用的升压变压器的原、副线圈匝数比是多少？18 . 一个理想变压器的原、副线圈匝数比为55: 9,原线圈接在u=311sin100兀tV交流电源上，试求：(1)变压器的输出电压；(2)当副线圈接上2盏60 电灯时，变压器原线圈中的电流.19 .发电站发电机端电压u=5000

16、 sin314tV ,输出功率5000kW ,远距离输电线的电阻为80Q ,输电线上功率损耗要求下超过总功率的4%,则(1)所用升压变压器的原、副线圈匝数比多大？(2)到达用户区使用匝数比为192: 1的降压变压器，对负载电阻为10的用电器供电，最多可接这样的用电器几个 ？20 .如图所示，一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率为500KW,端电压为500V,升压变压器Bi的原副线圈的匝数比为 1:5，两变压器间输电导 线的总电阻为1.5 ，降压变压器的输出电压为 220V,不计变压器的损耗，求：(1)升压变压器 B1副线圈的端电压 U2.(2)输电线上损失功率P.七、小结在本小节的内容中，理想变压器的动态分析是个比较麻烦的问题，它大致有两种情况:1、负载电阻不变，原、副线圈的电压、电流、输入和输出功率随线圈的匝数比而变化的 情况。2、匝数比不变，原、副线圈的电压、电流、输入和输出功率随负载电阻而变化的情况。 X不论是哪种类型都应注意派根据题意分清楚变量与不变量分清楚“谁决定谁”的制约关系(也就是在上文中所说的“主从”关系)【变压器中物理量间的主从关系】输出电压 ”由输入电压 5和匝数比决定输出电流I2由输出电压U2和负载电阻决定(欧姆定律)输入电流Ii由输出电流I2和匝数比决定输入功率Pi由输出功率P2决定