高二物理变压器教学案 新课标 人教版

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高二物理变压器教学案 [教学目标] 1、了解变压器的构造与原理、理解变压器的电压关系与功率关系。 2、用演示可拆变压器得到变压器变压规律。 3、体验实验动手的乐趣，培养动手和观察能力。 [教学重点难点] 电压关系与功率关系的理解与应用 [教学过程] 一、 变压器 变压器的构造: 原线圈 、副线圈 、铁芯 2．电路图中符号 二、变压器的工作原理 在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫互感现象 铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率 三、理想变压器的规律 理想变压器 特点：（1）变压器铁芯内无漏磁（2）原、副线圈不计内阻 2、电压关系 （1）无论副线圈一端空载还是有负载都适用 （2）输出电压 U2 由输入电压 U1 和原、副线圈的匝数比共同决定 铁芯 副线圈原线圈 U1 1 2n n U 2 2 1 2 1 n n U U = 若 n 1＞n2，则 U1＞U2 为降压变压器 若 n1＜n2， 则 U1＜U2 为升压变压器 3、功率关系 P 入=P 出 补充 1、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电流关系 （1）电压关系： （2）电流关系 根据 P 入=P 出，I1U1=I2U2+I3U3 I1n1=I2n2+I3n3 2、U、I、P 的决定关系 一个确定的变压器，输出电压 U2 由输入电压 U1 决定 输入功率 P1 由输出功率 P2 决定，用多少电能就输入多少电能 若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率也为零 3、负载发生变化引起变压器电压、电流变化的判断方法 （1）先要由 U1/U2=n1/n2，判断 U2 变化情况 （2）判断负载电阻变大或变小 （3）由欧姆定律确定副线圈中的电流 I2 的变化情况 （4）最后由 P 入=P 出判断原线圈中电流 I1 的变化情况 [例题] 例 1：一台变压器原线圈输入 380V 电压后，副线圈输出电压为 19V，若副线圈增加 150 匝，输出电压增加到 38V，则变压器原线圈的匝数为多少匝？ 例 2、如图 27—3 所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2=4∶1，当导线 AB 在 匀强磁场中作匀速直线运动切割磁感线时，电流表 A1 的示数为 12mA，则电流表 2 的 2 1 2 1 n n U U = 2 1 2 1 n n U U = 3 1 3 1 n n U U = 3 2 3 2 n n U U = 示数为（ ） A．3mA B．48mA C．与 R 的阻值有关 D．0 例 3.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 220 V 交流电源，副线圈接额定功率为 20 W 的灯泡 L，灯 泡正常发光．当电源电压降为 180 V 时，求： （1）灯泡实际消耗的功率？ （2）此时灯泡中的电流是多少？ 例 4. 如图所示的理想变压器, 输入电压 U1 =220 伏，各 线 圈匝数之比 n1 :n2: n3=10:5:1。R2=110 欧, 测得通过 R3 的 电流 I3=2A。求：流经电阻 R2 及初级线圈中的电流强度 I2 和 I1 各为多少？ 例 5.如图所示，一个理想变压器（可视为理想变压器） 的 原 线圈接在 220V 的市电上，向额定电压为 1.80×104V 的 霓 虹 灯供电，使它正常发光，为了安全，需要原线圈回路中接 入 熔 断器，使副线圈电路中电流超过 12mA 时，溶丝便熔断. (1)溶丝的熔断电流是多大？ (2)当副线圈电路中电流为 10mA 时，变压器的输入功率是多大？ 题 9 图 [练习] 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，理想变压器的输入端电压 u=311 sin100 πt(V) ，原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中电流 表 读 数为 2 A ，则 ( ) A.电压表读数为 220 V B.电压表读数为 22 V C.变压器输出功率为 44 W D.变压器输入功率为 440 W 3.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.A1 B.A2 C.V1 D.V2 4.如图所示，一理想变压器初次级线圈的匝数比为 3:1， 次 级 接三个相同的灯泡，均能正常发光，初级线圈中串有一 个 相 同的灯泡 L，则 ( ) A.灯 L 也能正常发光 B.灯 L 比另三灯都暗 C.灯 L 将会被烧坏 D.不能确定 5.如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原 线 圈 两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的 情 况 下，为了使变压器输入功率增大，可使 ( ) A.原线圈匝数 n1 增加 B.副线圈匝数 n2 增加 C.负载电阻 R 的阻值增大 D.负载电阻 R 的阻值减小 6.一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为 n1 和 n2，正常工作时输入和输出 的电压、电流、功率分别为 U1 和 U2，I1 和 I2，P1 和 P2，已知 n1＞n2，则（ ） A.U1＞U2，P1＜P2 B.P1=P2，I1＜I2 C.I1＜I2，U1＞U2 D.P1＞ P2，I1＞I2 7.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内 a、b 表示电表，已 知 电 压比为 100，电流比为 10，电压表的示数为 220V，电流表的 示 数 为 10A，则 ( ) A.a 为电流表，b 为电压表 B.a 为电压表，b 为电流 表 C.线路输送电功率是 2200W D.线路输送电功率是 2.2 ×106W 8.有一台理想变压器，原副线圈的匝数之比为 n1:n2=2:1，原线圈上交流电源的电压 u=220 sin100（πt），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 55Ω B.不能高于 55Ω C.不能低于 77Ω D.不能高于 77Ω 9.将输入电压为 220V、输出电压为 6V 的理想变压器改绕成输出电压为 30V 的变压 器，副线圈原来是 30 匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增绕的匝数为 ( ) A.120 匝 B.150 匝 C.180 匝 D.220 匝 10.如图所示，理想变压器初、次级线圈的匝数之比 n1:n2=2:1， 且分别接有完全相同的纯电阻，电源的电压为 U，则次级线圈的 输出电压为 ( ) A. B. C. D. 11.如图所示，为一理想变压器，S 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电压，I1 为原线圈中的电流，则 ( ) A.保持 U1 及 P 的位置不变，S 由 a 合到 b 时，I1 将增大 B.保持 P 的位置及 U1 不变，S 由 b 合到 a 时，R 消耗的 功率增小 C.保持 U1 不变，S 合在 a 处时，使 P 上滑，I1 将增大 2 2 U 3 U U5 2 U4 3 D.保持 P 的位置不变，S 合到 a 处时，若 U1 增大， I1 将增大 12．钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图（a）中 电流表的读数为 1.2A。图（b）中用同一电缆线绕了 3 匝， 则 A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为 2.4A B.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为 0.4A C.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为 3.6A D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b）的读数为 3.6A 13.理想变压器原线圈接交变电压，副线圈由粗、细环如图所示方式连接，已知细环 电阻是粗环电阻的 2 倍，当细环套在铁芯上时,a.b 两点的 电 压为 1.2 V.现图示连接处 a、b 两点的电压为多少 V. 14．图为汽油机点火装置。蓄电池提供的是恒定直流， 问： 为什么在开关由闭合变为断开瞬间，能用变压器得到点 火 所需的高电压呢？ 15．为了安全，机床上照明用的电压是 36V，这个电压是把 220V 的电压降压后得到 的，如果变压器的原线圈是 1100 匝，副线圈是多少匝？用这台变压器给 40W 的灯泡 供电，原副线圈的电流各是多少？ 16.要设计一变压器，这个变压器在一口字形铁芯上绕三个线圈，甲为初级线圈，接 在 U1=220V 照明电路上，乙和丙为次级线圈，要求乙输出电压 U2=36V，额定输出功 率 P2=100W；要求丙输出电压 U2=6.0V，额定输出率为 P3=10W，已知乙线圈需绕 n2=180 匝，则:(1)甲线需绕匝数 n1 为多少？(2)当乙、丙两个次级线圈都满负荷工作时， 不考虑变压器能量的损耗，甲线圈内通过的电流 I1 为多少？(3)考虑到线圈中电流 的大小，实际绕制三个线圈的导线，按从粗到细的顺序是怎样的 图（a） A 铁 芯 图（b）