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1、第2节变压器,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,1了解变压器的构造，理解变压器的工作原理 2理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题 3了解自耦变压器的工作原理,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,互感,交变电流,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,匝数之比,低,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,连续调节,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,一、变压器的原理 1变压器的结构 如图421所示为变压器的示意图和变压器在电路图中的符号,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,(1)变压器的构造： 闭合铁芯，原线圈(匝数用n1表示)、副线圈(匝数用n2表示)， 输入电压是U
2、1，输出电压是U2，两个线圈都绕在叠合而成的硅钢片上，硅钢片都涂有绝缘漆 (2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做初级线圈 (3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做次级线圈,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,2变压器的工作原理 变压器的变压原理是电磁感应 当原线圈加上交流电时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原副线圈中都产生感应电动势如果副线圈是闭合的，则副线圈中将有交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈磁通量转换方式为：原线圈电能磁
3、场能副线圈电能,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,特别提醒理想变压器应具备的条件 1原副线圈没有电阻 2无磁通量漏失 3铁芯不发热,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,(4)当n2n1时，U2U1，这种变压器使电压升高，叫升压变压器 当n2n1时，U2U1，这种变压器使电压降低，叫降压变压器 2理想变压器原、副线圈的功率关系 根据能量守恒，理想变压器工作时，它的输入功率等于输出功率，即P入P出，P入随P出的增大而增大,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,三、自耦变压器 如图422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,高
4、中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,教材资料分析 迷你实验室 变压器铁芯的导磁作用 准备可拆变压器、低压交流电源、小灯泡及导线若干 如图413所示，去掉可拆变压器上压紧横条的胶木螺钉，并将横条放在形铁芯的A侧上,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,变压器左边绕组接12 V低压交流电源，右边绕组接一个额定电压为36 V的小灯泡观察小灯泡的亮度 把横条慢慢推向B，直至与B完全闭合，观察在此过程中小灯泡变亮还是变暗 你能解释观察到的现象吗？ 点拨当横条慢慢推向B的过程中，小灯泡逐渐变亮，当与B完全闭合时，小灯泡最亮这是因为横条的存在使大部分磁感线通过横条与B构成回路，横条离B越近，穿过横条与B的磁
5、感线的条数越多，当横条与B闭合后，几乎所有的磁感线都通过横条与B形成闭合回路使通过B的磁通量变化率增大，B线圈产生的感应电动势也增大，故小灯泡逐渐变亮直至形成回路时小灯泡最亮,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,迷你实验室 定性探究变压器电压与匝数的关系 如图416所示，将可拆变压器的横条和一组匝数较少(如左边)的绕组取出，再把连接好灯座的较长导线(约5 m)套入铁芯的左边,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,(1)将长导线按顺时针方向一匝一匝地绕在铁芯的左边，边绕边观察小灯泡的发光情况 (2)待小灯泡发出耀眼的强光后，再按逆时针方向一匝一匝地退出铁芯，边退边观察小灯泡的发光情况 观察到的
6、实验现象是：_. 得出的结论是：_. 点拨观察到的实验现象：随着绕在铁芯上的线圈匝数的增大，灯泡逐渐变亮，随着匝数的减少，灯泡越来越暗 得出的结论：线圈的电动势随着匝数的增多而增大，随着匝数的减少而降低,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,答案C,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,【变式1】 一台理想变压器，其原线圈2 200匝，副线圈440匝，并接一个100 的负载电阻，如图424所示 (1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A. (2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A此时输入功
7、率为_W，变压器效率为_,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,答案(1)00(2)440.4419.36100%,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,【典例2】 如图425所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n11 100匝接入电压U1220 V的电路中 (1)要求在两个副线圈上分别得到电压U26 V，U3110 V，它们的匝数n2，n3分别为多少？ (2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,答案(1)30匝550匝(2)0.36 A 借题发挥多绕组变压器中，原、副线圈间电压与
8、匝数的关系仍成立；但电流与匝数的关系不成立可以借助P入P出，即U1I1U2I2U3I3分析问题,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,【变式2】 如图426所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1n2n31051，其中n1接到220 V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路已知通过电阻R3的电流I32 A，电阻R2110 ，求通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1.,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,答案1 A0.7 A,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,【典例3】 如图427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为加在原线圈的电压
9、，则() 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P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小 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,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,借题发挥(1)对于电压的大小，条件充分时只需根据原线圈电压及原、副线圈的匝数确定 (2)P1、P2、I1、I2的判断往往都与R的大小有关，对P1、I1的确定，需从P2、I2入手 (3)各物理量的制约关系：在变压比一定时，当输入电压一定，则输出电压一定，当负载变化时，输出电流变化，输出功率变化，故输入电流，输入功率也相应变化,高中
10、物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,【变式3】 一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时 () AI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小 CI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大 答案B,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,变压器的基本规律 1.某变电站用原、副线圈匝数比为n1n2的变压器，将远距离输送的电能送给用户，如图428所示，将变压器看作理想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是() A原、副线圈电压比为n2n1 B原、副线圈电流比为n1n2 C原、副线圈
11、电压比为n1n2 D变压器的输入功率与输出功率的比为n1n2,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,解析电压之比等于匝数之比，理想变压器输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比，即等于线圈匝数之比的反比 答案C,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,多绕组变压器 2. 如图429所示，理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，匝数比为nAnBnC421，在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当线圈A与交流电源连通时，交流电流表A2的示数为I0，则交流电表A1的读数为_I0.,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,答案0.625,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,答案BC,高中物
12、理鲁科版选修3-2第4篇变压器,4.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图4211所示当开关S闭合后() AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变 BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大 CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大 DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,解析电源电压有效值不变，所以V1示数不变，原、副线圈的电压之比等于匝数之比，匝数之比不变，故V2示数不变，V1与V2示数的比值也不变，所以C错误，D正确；当开关S闭合后，副线圈电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电路中的电流增大，A2的示数增大，原、副线圈的电流之比等于匝数反比，匝数之比不变，A1与A2示数的比值不变，A1的示数也增大，所以A正确，B错误 答案AD,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,单击此处进入 活页规范训练,高中物理鲁科版选修3-2第4篇变压器,