人教版物理選修3-2 第5章第四節(jié)

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歡迎進入物理課堂 第四節(jié)變壓器 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道變壓器的構(gòu)造 2 理解變壓器的工作原理 3 理解變壓器的原 副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系 能用它來分析解決基本問題 4 知道互感器的原理及用處 重點難點 1 變壓器的工作原理 2 推導(dǎo)變壓器原 副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課前自主學(xué)案 第四節(jié)變壓器 課前自主學(xué)案 一 變壓器的原理1 構(gòu)造 由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成 1 原線圈 與 相連的線圈 2 副線圈 與 相連的線圈 2 原理 變壓器工作的基礎(chǔ)是 現(xiàn)象 3 作用 改變 電流的電壓 交流電源 負載 電磁感應(yīng) 交流 二 電壓與匝數(shù)的關(guān)系1 理想變壓器 沒有 損失的變壓器 2 變壓規(guī)律 3 變流規(guī)律 只適用于一個副線圈 能量 三 常用的變壓器 互感器1 分類 電壓互感器 如圖5 4 1甲 和電流互感器 如圖乙 圖5 4 1 2 電壓互感器 如圖5 4 1甲所示 原線圈 在高壓電路中 副線圈接電壓表 互感器將 變?yōu)?通過電壓表測低電壓 結(jié)合匝數(shù)比可計算出高壓電路的電壓 3 電流互感器 如圖5 4 1乙所示 原線圈 在待測高電流電路中 副線圈接電流表 互感器將 變成 通過電流表測出小電流 結(jié)合匝數(shù)比可計算出大電流電路的電流 并聯(lián) 高壓 低壓 串聯(lián) 大電流 小電流 核心要點突破 圖5 4 2 4 功率關(guān)系理想變壓器不計銅損 鐵損及漏磁 所以輸入功率等于輸出功率 當(dāng)副線圈為斷路時 原線圈輸入功率為零 對有多個副線圈輸出時 輸入功率等于副線圈上輸出功率之和 5 頻率關(guān)系變壓器不能改變交變電流的頻率 在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈中激發(fā)出同頻率的交流電 特別提醒 1 變壓器只能改變交流電壓 若初級線圈加直流電壓 則次級線圈輸出電壓為零 2 變壓器的電動勢關(guān)系 電壓關(guān)系和電流關(guān)系是有效值間的關(guān)系 對最大值也適用 但對某時刻的瞬時值其關(guān)系并不成立 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 理想變壓器的原 副線圈中一定相同的物理量有 A 交流電的頻率B 磁通量的變化率C 功率D 交流電的峰值解析 選ABC 理想變壓器沒有漏磁 沒有能量損失 所以原 副線圈中磁通量變化率相同 原 副線圈中功率相同 B C項正確 變壓器的原理是互感現(xiàn)象 其作用改變電壓不改變頻率 A項正確 D項錯誤 二 變壓器工作時的制約關(guān)系1 電壓制約當(dāng)變壓器原 副線圈的匝數(shù)比 n1 n2 一定時 輸出電壓U2由輸入電壓U1決定 即U2 n2U1 n1 2 電流制約當(dāng)變壓器原 副線圈的匝數(shù)比 n1 n2 一定 且輸入電壓U1確定時 原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定 即I1 n2I2 n1 3 負載制約 1 變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定 P2 P負1 P負2 2 變壓器副線圈中的電流I2由用戶負載及電壓U2確定 I2 P2 U2 3 理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是 量出為入 即用戶消耗多少 原線圈就提供多少 因而輸出功率決定輸入功率 P1 P2 即變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的 4 對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況 1 原 副線圈匝數(shù)比不變 分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況 進行動態(tài)分析的順序是R I2 P2 P1 I1 2 負載電阻不變 分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況 進行動態(tài)分析的順序是n1 n2 U2 I2 P2 P1 I1 特別提醒 理想變壓器的副線圈可看做給用戶供電的無阻電源 對負載電路進行動態(tài)分析時 可以參照直流電路動態(tài)分析的方法 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 對理想變壓器 下列說法中正確的是 A 原線圈的輸入功率 隨著副線圈的輸出功率增大而增大B 原線圈的輸入電流 隨副線圈的輸出電流增大而增大C 原線圈的電流 不隨副線圈的輸出電流變化而變化D 當(dāng)副線圈的電流為零時 原線圈的電壓也為零 解析 選AB 理想變壓器的原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率 且隨副線圈的輸出功率的變化而變化 原線圈的輸入電流取決于副線圈的輸出電流 當(dāng)副線圈的電流為零時 原線圈的電流也為零 但原線圈電壓并不一定為零 故A B正確 C D錯誤 課堂互動講練 圖5 4 3 答案 BC 變式訓(xùn)練1 2011年高考浙江理綜卷 如圖5 4 4所示 在鐵芯上 下分別繞有匝數(shù)n1 800和n2 200的兩個線圈 上線圈兩端與u 51sin314tV的交流電源相連 將下線圈兩端接交流電壓表 則交流電壓表的讀數(shù)可能是 圖5 4 4 A 2 0VB 9 0VC 12 7VD 144 0V 如圖5 4 5所示 一臺有兩個副線圈的變壓器 原線圈匝數(shù)n1 1100匝 接入電壓U1 220V的電路中 1 要求在兩個副線圈上分別得到電壓U2 6V U3 110V 它們的匝數(shù)n2 n3分別為多少 2 若在兩副線圈上分別接上 6V20W 110V60W 的兩個用電器 原線圈的輸入電流為多少 圖5 4 5 思路點撥 解題時應(yīng)特別把握以下兩點 1 原 副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系 2 根據(jù)原 副線圈的功率關(guān)系確定電流關(guān)系 答案 1 30匝550匝 2 0 36A 規(guī)律總結(jié) 對于理想變壓器來說 變壓公式和輸入功率等于輸出功率是普通適用的規(guī)律 對于有幾個副線圈的理想變壓器 電流公式就不能使用了 圖5 4 6 2010年高考天津卷 為探究理想變壓器原 副線圈電壓 電流的關(guān)系 將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上 副線圈連接相同的燈泡L1 L2 電路中分別接了理想交流電壓表V1 V2和理想交流電流表A1 A2 導(dǎo)線電阻不計 如圖5 4 7所示 當(dāng)開關(guān)S閉合后 圖5 4 7 A A1示數(shù)變大 A1與A2示數(shù)的比值不變B A1示數(shù)變大 A1與A2示數(shù)的比值變大C V2示數(shù)變小 V1與V2示數(shù)的比值變大D V2示數(shù)不變 V1與V2示數(shù)的比值不變 思路點撥 解答本題時注意了解電路的結(jié)構(gòu) 并正確理解原 副線圈的功率 電壓 電流之間的關(guān)系 精講精析 電源電壓有效值不變 所以V1示數(shù)不變 原 副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比 匝數(shù)之比不變 故V2示數(shù)不變 V1與V2示數(shù)的比值也不變 所以C錯誤 D正確 當(dāng)開關(guān)S閉合后 副線圈電路中的電阻減小 因為電壓不變 所以副線圈電路中的電流增大 A2的示數(shù)增大 原 副線圈的電流之比等于匝數(shù)反比 匝數(shù)之比不變 A1與A2示數(shù)的比值不變 A1的示數(shù)也增大 所以A正確 B錯誤 答案 AD 規(guī)律總結(jié) 處理這類問題的關(guān)鍵是要分清變量與不變量 弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和制約關(guān)系 在理想變壓器中 U2由U1和匝數(shù)比決定 I2由U2和負載電阻決定 I1由I2和匝數(shù)比決定 變式訓(xùn)練3 2011年嘉興高二檢測 如圖5 4 8所示有一理想變壓器 原線圈接在電壓一定的正弦交流電源上 副線圈電路中接入電阻R1和光敏電阻R2 各交流電表的內(nèi)阻對電路的影響不計 當(dāng)有光照射電阻R2時 各電表的示數(shù)變化情況是 圖5 4 8 A 電流表A1示數(shù)變大B 電流表A2示數(shù)變小C 電壓表V1示數(shù)變小D 電壓表V1示數(shù)變大 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全