高中物理第五章交变电流第4节变压器教学案新人教版选修3_2

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物理:5.4《变压器》教案(新人教版选修3-2)

物理:5.4《变压器》教案(新人教版选修3-2)

变压器一、素质教育目标(一)知识教学点1.了解变压器的构造及工作原理。

2.掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。

3.掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)能力训练点1.通过观察演示实验,培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。

2.从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。

3.从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。

(三)德育渗透点1.通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。

2.让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。

3.培养学生尊重事实,实事求是的科学精神和科学态度。

二、重点、难点、疑点及解决办法1.重点变压器工作原理及工作规律。

2.难点(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。

(2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系。

(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。

3.疑点变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。

4.解决办法(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。

(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。

(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。

三、课时安排3课时四、教具准备可拆式变压器、投影交流电流表(2只)、投影交流电压表(2只)、导线若干学生电源、小电珠(5只、2.5V,0.3A)、电键(4只)五、学生活动设计1.通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程,使学生获得新知识。

2.通过提问引发学生思考,并应用学到的知识来解决实际问题。

4.通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。

六、教学过程(一)明确目标通过实验得出变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)整体感知这节内容承上启下,它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用,体现出了交变电流的优点,为电能输送奠定了基础。

(三)重点、难点的学习与目标完成过程1.引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同,可我们国家民用统一供电均为220V,那这些元件是如何正常工作的呢?出示已拆录音机,指出变压器。

新人教版高中物理选修3-2第五章《变压器》精品教案

新人教版高中物理选修3-2第五章《变压器》精品教案


手机充电器 4.2V 4.4V5.3V 录音机 6V 9V 12V
我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的, 但是我国民用供 电电压均为 220V,怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工 作呢?

二、自主、合作、探究 自主、合作、 思考与讨论: 思考与讨论 右图中为了 讨论使小灯泡对于左侧的电源有什 使小灯泡发光, 对于左侧的电源有什么要求?并说明原因。 (提示: 么要求?(3 分钟) 恒定电流、交变电流)



探究:理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系 探究:理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系 电流和输入电流 1、从能量转化和守恒的角度来分析变压器里面的能量转化情况。 变压器输入的是 ,经过原线圈转化为 , 通过铁芯传递到副线圈,经过副线圈转化为 。 2、对于理想变压器来说是没有能量损失的,所以理想变压器输入 的能量等于输出的能量, 也就是理想变压器的输出功率等于输入功 率。(输出功率决定输入功率 输出功率决定输入功率) 输出功率决定输入功率 3、理想变压器原副线圈的电流关系是怎样的?(提示:P=UI)
总结本节知识要点(2 分钟)
备注
课下练习 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中,下列的哪个物理量不一定相等 ( ) A.交流的频率 B.电流的有效值 C.电功率 D.磁通量变化率 2、理想变压器的原线圈的匝数为 110 匝,副线圈匝数为 660 匝,若原线圈接在 6 V 的电池上,则副线圈两端电压为 ( ) A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V ) 3.理想变压器原、副线圈的电流为 I1、I2,电压为 U1、U2,功率为 P1、P2,关于它们的关系,正确的是 ( A.I2 由 I1 决定 B.U2 与负载有关 D.U1 由 U2 决定 C.P1 由 P2 决定 4.一台理想变压器原、副线圈匝数比为 22∶1,当原线圈两端输入 u1=220 2 sin314t V 的交变电压时,下列说法正确 的是 ( )

高中物理第五章交变电流第4节变压器教学案新人教选修3-2

高中物理第五章交变电流第4节变压器教学案新人教选修3-2

第4节 变压器1.互感现象是变压器的工作基础,变压器工作时有能量损失,变压器的输出功率与输入功率之比叫做变压器的效率。

理想变压器的效率为100%。

2.理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系为U 1U 2=n 1n 2。

3.如果理想变压器的副线圈只有一个,则P 1=P 2,即U 1I 1=U 2I 2,得出原、副线圈电流与匝数的关系为I 1I 2=n 2n 1。

4.所有变压器不改变交变电流的频率,理想变压器不改变功率。

一、变压器的原理 1.变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图5­4­1所示。

图5­4­1(1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈。

(2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈。

2.变压器的工作原理变压器工作的基础是互感现象,电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈,也同时穿过副线圈,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。

3.作用改变交变电流的电压。

二、电压与匝数的关系 1.理想变压器没有能量损失的变压器,也是一个理想化模型。

2.电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的匝数之比,即:U 1U 2=n 1n 2。

3.两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器;副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。

三、两种互感器 1.电压互感器把高电压变成低电压。

它的原线圈并联在高压电路上,副线圈接入交流电压表,如图5­4­2甲所示。

2.电流互感器把大电流变成小电流。

原线圈串联在被测电路中,副线圈接入交流电流表,如图乙所示。

图5­4­21.自主思考——判一判(1)变压器只能改变交变电流的电压,不能改变直流电的电压。

(√) (2)实际生活中,不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。

(√)(3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和频率。

高中物理选修3-2人教版5.4《变压器》教案设计

高中物理选修3-2人教版5.4《变压器》教案设计

变压器教学目标1. 知识与技能(1)知道变压器的构造及几种常见的变压器.(2)理解变压器的工作原理及理想变压器的特点.(3)掌握理想变压器的电压、电流、功率等规律.2. 过程与方法(1)通过实验,探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系,电流与匝数的关系.(2)通过探究变压器规律的实验,培养学生处理实验数据及总结概括能力.(3)通过自主探究和小组合作,培养自主探究、合作学习的能力.3. 情感、态度与价值观(1)了解变压器在生活中的应用.(2)让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想.教学重难点1.变压器工作原理及理想变压器的特点.2.理想变压器的电压、电流、功率等规律.3.推导变压器原副线圈电流与匝数的关系.教学准备闭合铁芯、学生电源、导线若干、小灯泡、可拆式变压器、交流电压表、开关、多媒体课件等.教学过程设计【自主学习】引导学生阅读课本P41“变压器的原理”的内容,3.变压器的工作原理:互感现象.副原线(3)铁芯不发热.说明:大型变压器能量损失都很小,可看作理想变压器,本章研究的变压器可当作理想变压器处理.2.理想变压器的基本规律(1)原、副线圈两端的电压跟匝数成正比,即U 1U 2=n 1n 2.若n 1>n 2,则U 1>U 2,称为降压变压器. 若n 1<n 2,则U 1<U 2,称为升压变压器. (2)输出功率等于输入功率P 出=P 入,U 1I 1=U 2I 2. (3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比,即I 1I 2=n 2n 1.(4)原、副线圈的交变电流的周期T 和频率f 相同. 3.互感器(1)用途:把高电压变成低电压,或把大电流变成小电流. (2)分类:电压互感器、电流互感器.板书设计4 变压器一、变压器的原理1.变压器的构造:原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯,2.变压器示意图及符号:二、电压与匝数的关系1.理想变压器(1)无漏磁现象(2)线圈电阻不计(3)铁芯不发热2.理想变压器的基本规律(1)\f(U1,U2)=\f(n1,n2)(2)P出=P入,U1I1=U2I2(3)\f(I1,I2)=\f(n2,n1)(4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同,3.互感器,电压互感器、电流互感器。

最新人教版选修3-2高中物理第五章第4节变压器教学设计

最新人教版选修3-2高中物理第五章第4节变压器教学设计

选修3-2第五章第4节《变压器》教设计一、本节教材分析变压器是交变电路中常见的一种电器设备,也是远距离输送交流电不可缺少的装置在讲解变压器的原时,要积极引导生从电磁感应的角度说明:原线圈上加交流电压产生交流电流,铁芯中产生交变磁通量,副线圈中产生交变电动势,副线圈相当于交流电对外界负载供电要向生强调,从能量转换的角度看,变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置,经过转换后一般电压、电流都发生了变有的生认为变压器铁芯是带电的针对这种错误认识,可让生根据电磁感应原,经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电,铁芯内部有磁场(铁芯外部磁场很弱)变压器在生产和生活中有十分广泛的应用课本中介绍了一些,教中可根据实际情况向生进行介绍,或看挂图、照片、实物或参观,以开阔生眼界,增加实际知识二、教目标1、知识目标(1)知道变压器的构造(2)解互感现象,解变压器的工作原(3)解想变压器原、副线圈中电压与匝的关系,能应用它分析解决有关问题(4)解想变压器原、副线圈中电流与匝的关系,能应用它分析解决有关问题(5)知道课本中介绍的几种常见的变压器2、能力目标(1)用电磁感应去解变压的工作原,培养生综合应用所知识的能力(2)讲解想变压器使生了解建立物模型的意义(抓主要因素,忽略次要因素,排除无关因素)3、情感态度与价值观(1)使生体会到能量守恒定律是普遍适用的(2)培养生实事求是的态度三、教重点、难点重点:变压器工作原及工作规律.难点:1解副线圈两端的电压为交变电压.2推导变压器原副线圈电流与匝关系.3掌握公式中各物量所表示对象的含义.四、情分析:生已经掌握了电磁感应现象的大致规律,了解了电感现象,为本节的习打下了论基础。

可自行预习课本,了解相关原。

同时变压器的作用神奇,变压装置在生活中很常见,应激发生习主动性,利用课余时间,带着自己的问题,搜集资料了解变压器五、教方法实验探究、演绎推、案导六、课前准备可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等七、课时安排1 课时八、教过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了生的预习情况并了解了生的疑惑,使教具有了针对性。

2024-2025学年高中物理第五章交变电流4变压器教案新人教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第五章交变电流4变压器教案新人教版选修3-2
4. 课堂提问(5分钟)
- 针对本节课的重点和难点,进行有针对性的提问,检查学生对新知识的掌握情况。
- 鼓励学生提问,解答他们在学习过程中遇到的疑惑。
5. 师生互动环节(5分钟)
- 创设情境:展示一个具有问题的变压器电路图,让学生分析并提出解决方案。
- 学生分组讨论,教师巡回指导,引导学生运用所学知识解决问题。
2024-2025学年高中物理 第五章 交变电流 4 变压器教案 新人教版选修3-2
主备人
备课成员
课程基本信息
1. 课程名称:高中物理第五章交变电流第四节 变压器
2. 教学年级和班级:高中二年级
3. 授课时间:2024-2025学年第二学期
4. 教学时数:2课时(90分钟)
本节课将深入讲解变压器的工作原理、种类及其在交变电流中的应用,结合新人教版选修3-2教材内容,通过实例分析,使学生对变压器有更直观、深入的理解。教学过程中,将引导学生学习电磁感应原理在变压器中的应用,探讨变压器的电压、电流变换规律,以及实际应用中的注意事项。
- 变压器的铜损、铁损
- 变压器的效率公式及其计算
- 变压器的功率计算
5. 变压器的应用
- 变压器在电力系统中的应用:升压、降压、隔离等
- 变压器在电子设备中的应用:电源适配器、手机充电器等
6. 变压器的优化设计
- 提高变压器效率的方法
- 变压器的节能设计
- 变压器线圈绝缘与散热设计
7. 变压器的实验与检测
- 教师提供必要的指导和帮助,如解答学生在阅读和观看视频过程中产生的疑问。
- 组织实践活动,让学生走出课堂,亲身感受变压器在实际电力系统中的应用,提高学生的实践能力。
- 要求学生在拓展学习后,撰写学习心得或感悟,分享给其他同学,促进相互学习与交流。

人教版高中物理选修3-2 5.4《变压器》的教学设计

人教版高中物理选修3-2 5.4《变压器》的教学设计

变压器
(高中物理选修3-2第五章第4节)
《变压器》教学设计
一、教材分析
《变压器》选自人教版、普通高中课程标准实验教科书、物理选修3—2第五章《交变电流》的第四节。

学习变压器可以使学生了解电磁感应现象的广泛应用,开拓学生视野,提高学习物理的能力和兴趣,因此这一节的内容是电磁感应教学的进一步延伸;同时变压器也是是交流电路中常见的一种电器设备,是远距离输送交流电不可缺少的装置。

学习变压器能够从能的转化和传递的角度进一步强化对电磁感应现象的认识,为进一步学习远距离输电奠定基础。

教材对《变压器》这节课的设置是从学生的原有认知出发,通过实验手段,引导学生一步一步围绕变压器的原理及工作特性展开,让学生自己进行讨论、分析,逐步完成教学目标。

二、设计理念
在这节物理规律课的教学中,我的设计理念是:以实验为基础,学生的思维拓展为中心,充分发挥学生的主体,注重规律形成过程的教学、实验探究过程的教学、知识发展过程的教学;强调学以致用,联系生活实际,提高学生对知识的迁移和能力活化;
“变压器”一课的教学围绕“什么是变压器?”、“变压器副线圈为什么有电压?”、“变压器怎样将原线圈的电能传输给副线圈?”、“变压器副线圈上的电压大小与什么因素有关?定量关系是怎样的?”等问题为线索展开教学。

因此,本节课的教学采用如下的教学流程:。

高二物理选修3-2第五章交变电流第四节变压器导学案设计

高二物理选修3-2第五章交变电流第四节变压器导学案设计

高二物理选修3-2第五章交变电流第四节变压器导学案【教学目标】1.知道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.通过实验,探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系,电流与匝数的关系。

了解理想化模型在物理学研究中的重要性。

3.了解变压器在生活中的应用。

【教学重点】通过实验,探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系【教学难点】理解变压器的工作原理【自主学习】【思考与讨论】把两个没有导线相连的线圈套在同一闭合铁芯上,一个线圈连到交流电源的两端,另一个线圈连到小灯泡上,如图所示。

小灯泡可能发光吗?说出你的道理。

连接电路,接通电源看看你的判断对不对。

知识点一:变压器的原理1.变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的,如图所示。

一个线圈与交流电电源连接,叫做,也叫初级线圈;另一个线圈与负载连接,叫做,也叫次级线圈。

(1)闭合铁芯由绝缘硅钢片叠合而成(2)原线圈或初级线圈匝数用n1表示(3)副线圈或次级线圈匝数用n2表示(4)输入电压:用U1表示;输出电压用U2表示(5)变压器的符号,如图所示。

2.互感现象是变压器工作的基础。

电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向在不断地变化,铁芯中的磁场也在不断变化。

变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流。

3.在输入电压一定时,原线圈、副线圈取不同的匝数,副线圈输出的电压也不一样,变压器由此得名。

与线圈互相绝缘,变压器副线圈和原线圈电路是否相通?在给原线圈接交变电压U1后,副线圈电压U2是怎样产生的?4.实验探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系可以利用教学用的可拆变压器进行探究。

可拆变压器能方便地从不同的接线柱上选取不同匝数的线圈,如图所示。

探究时要注意一下几点(1)先写出操作步骤,画出电路图。

建议先保持原线圈的匝数不变,改变副线圈的匝数,研究其对副线圈电压的影响。

然后在保持副线圈的匝数不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。

高中物理 第5章 交变电流 第4节 变压器教案 新人教版选修3

高中物理 第5章 交变电流 第4节 变压器教案 新人教版选修3

第4节 变压器要点一 变压器两线圈电压、电流与匝数的关系1.对理想变压器,穿过两个线圈的磁通量始终相同,原线圈产生的电动势为E 1=n 1ΔΦΔt ,副线圈产生的电动势为E 2=n 2ΔΦΔt ,E 1E 2=n 1n 2. 2.互感器(1)电压互感器:用来把高电压变成低电压,它的原线圈并联在高压电路L ,副线圈接入交流电压表,如图5-4-2甲所示.图5-4-2(2)电流互感器:用来把大电流变成小电流,副线圈比原线圈匝数多,线圈串联在被测电路中,副线圈接入交流电流表,如图5-4-2乙所示.要点二 解决变压器问题的思路1.电压思路:变压器原、副线圈的电压之比为U 1U 2=n 1n 2;当变压器有多个副线圈时U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3=……2.功率思路:理想变压器的输入、输出功率为P 入=P 出,即P 1=P 2;当变压器有多个副线圈时P 1=P 2+P 3+……3.电流思路:由I =P U 知,对只有一个副线圈的变压器有I 1I 2=n 2n 1;当变压器有多个副线圈时n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+……4.制约思路(1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时,输出电压U 2由输入电压决定,即U 2=n 2U 1n 1,可简述为“原制约副”.(2)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定,且输入电压U 1确定时,原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定,即I 1=n 2I 2n 1,可简述为“副制约原”.(3)负载制约:①变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定,P 2=P 负1+P 负2+……;②变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定,I 2=P 2U 2;③总功率P 总=P 线+P 2.一、变压器工作时有哪些能量损失?在“变压器”一节中叙述道“变压器工作时,输入的功率一部分从副线圈输出,另一部分消耗在发热上,但是消耗的功率一般不超过百分之几.”消耗功率就是说明存在能量损耗,也就是我们常见的变压器并不是理想变压器,那么,变压器工作时到底有哪些能量损耗?1.铜损:变压器从结构上讲有原线圈和副线圈之分,两个线圈一般都用绝缘铜导线绕制而成,尽管铜的电阻率较小(仅1.7×10-8Ω/m),铜导线还是有一定的电阻.根据焦耳定律,当变压器工作,有电流流过铜线圈时,就有热量产生从而导致能量损耗,这种损耗称之为铜损.根据电阻定律可知,长为10 m,直径为1 mm的圆柱形铜导线电阻约为0.22 Ω,工作时如果通过的电流为10 A,则损耗的功率达22 W,每分钟产生1 320 J热量.如果是大型变压器,由于线圈的电阻及流过线圈的电流都较大,损耗的功率可达几千瓦.2.铁损:变压器工作时,原线圈中有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁通量,铁芯中就会由于电磁感应而产生涡流,使铁芯大量发热而导致能量损耗,这种损耗叫铁损.为了减少损耗,变压器的铁芯常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成.这样,涡流被限制在狭窄的薄片之中,回路的电阻很大,涡流大为减弱,从而减小了铁损.3.磁损:变压器工作时,有交变电流流过原线圈,在原线圈的铁芯中产生交变的磁通量,这个交变的磁通量绝大部分通过了副线圈,在副线圈中产生感应电动势,但也有很少的一部分磁通量没有通过副线圈,而是通过副线圈以外的空间.据麦克斯韦电磁场理论,这部分变化的磁通量就会在周围空间形成电磁波而损耗一部分能量,这种损耗叫做磁损.变压器工作时,由于损耗的能量只占输入能量的一小部分,效率很高,特别是大型变压器,效率可达97%以上.所以,在实际粗略的计算中常把损耗的能量略去不计,认为变压器的输出功率和输入功率相等,因而称做理想变压器.二、从电磁感应理论角度,分析理想变压器的电动势、电压、电流与匝数的关系1.电动势关系:由于互感现象,且没有漏磁,则原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΦΔt ,根据法拉第电磁感应定律,有E 1=n 1ΔΦΔt ,E 2=n 2ΔΦΔt ,所以E 1E 2=n 1n 2.2.电压关系:由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U 1=E 1,副线圈两端的电压U 2=E 2,所以U 1U 2=n 1n 2.(1)U 1U 2=n 1n 2,无论副线圈一端是空载还是有负载,都是适用的.(2)输出电压U 2由输入电压U 1和原、副线圈的匝数比共同决定.由U 1U 2=n 1n 2,得U 1n 1=U 2n 2=ΔΦΔt.(3)若变压器有两个副线圈,则有U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3=ΔΦΔt .所以有U 1U 2=n 1n 2,U 1U 3=n 1n 3或U 2U 3=n 2n 3. (4)据U 1U 2=n 1n 2知,当n 2>n 1时,U 2>U 1,这种变压器称为升压变压器;当n 2<n 1时,U 2<U 1,这种变压器称为降压变压器.3.电流关系:由于不计各种电磁能量的损失,输入功率等于输出功率,即P 1=P 2.因为P 1=U 1I 1,P 2=U 2I 2,则U 1I 1=U 2I 2,所以I 1I 2=U 2U 1.又由U 1U 2=n 1n 2,得I 1I 2=n 2n 1.三、变压器问题的易错点1.由I 1I 2=n 2n 1知,对于只有一个副线圈的变压器:电流与匝数成反比.因此,变压器高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制;低压线圈匝数少而通过的电流大,应用较粗的导线绕制.2.变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立,而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器,若为多个副线圈,电流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率)得出,即U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+…,根据U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3=…,知电流与匝数关系为:n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+….3.变压器的输入功率决定于输出功率,同理输入电流决定于输出电流,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,输入功率为零.4.变压器能改变交变电压、交变电流,但不改变功率和交变电流的频率,输入功率总等于输出功率,副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率.5.变压器的电动势关系、电压关系,电流关系是有效值(或最大值)间的关系.一、理想变压器的常规理解【例1】 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,以下说法中正确的是( )A .穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B .穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C .原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D .正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1 解析 此题考查的是对变压器原理的掌握,对理想变压器,A 选项认为无磁通量损漏,因而穿过两个线圈的交变磁通量相同,磁通量变化率相同,因而每匝线圈产生的感应电动势相等,才导致电压与匝数成正比.D 选项认为可以忽略热损耗,故输入功率等于输出功率.答案 BD二、变压器中的三种关系【例2】 如图5-4-3所示为一理想变压器,原线圈的输入电压U 1=3 300 V ,副线圈的输出电压U 2=220 V ,绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U 0=2 V ,则图5-4-3(1)原、副线圈的匝数各是多少?(2)当S 断开时,A 2的示数I 2=5 A ,那么A 1的示数是多少? (3)当S 闭合时,A 2的示数将如何变化?A 1的示数如何变化? 解析 (1)根据变压比:n 1n 0=U 1U 0及n 2n 0=U 2U 0有 n 1=U 1U 0·n 0=3 3002×1匝=1 650匝n 2=U 2U 0·n 0=2202×1匝=110匝(2)由其是理想变压器得P 入=P 出 I 1U 1=I 2U 2I 1=U 2U 1·I 2=2203 300×5 A=0.33 A(3)开关S 闭合时,负载增加,总电阻减小,副线圈的输出电压U 2不变,I 2=U 2R,即I 2增加.输出功率P 出=I 2U 2也增加.根据理想变压器P 入=P 出,即I 1U 1=I 2U 2,原线圈中的电流I 1也随之增大了.答案 (1)1 650匝 110匝 (2)0.33 A (3)变大 变大 1.如图5-4-4所示,图5-4-4在闭合铁芯上绕着两个线圈M 和P ,线圈P 与电流表构成闭合回路,若在t 1至t 2这段时间内,观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由c 经电流表至d ),则可判断出线圈M 两端的电势差U ab 随时间t 的变化情况可能是下图中的( )答案 CD解析 选项A 中的电压U ab 是恒定的,在线圈P 中不会感应出电流,故A 错.选项B 、C 、D 中原线圈所加电压U ab >0,原线圈M 中产生的磁场穿过线圈P 的方向向下,当U ab 减小时,根据楞次定律可知线圈P 产生的感应电流的磁场应为向下,由安培定则判断出感应电流方向由c 到d ,当U ab 增大时,线圈P 产生的感应电流的磁场应为向上,由安培定则判定出电流方向由d 到c ,C 、D 选项正确.2.一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1,若原线圈加上u =1 414sin 100πt V 的交流电,则用交流电压表测得副线圈两端的电压是( )A .250 VB .353.5 VC .499.8 VD .200 V 答案 A解析 u =1 414sin 100πt V 的交流电有效值为1 000 V ,故副线圈上电压表测得电压为250 V.3.如图5-4-5所示为一理想变压器在两种情况下工作的示意图.其中灯泡L 2、L 3的功率均为P ,且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡,原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2=4∶1,则图5-4-5甲中L 1的功率和图乙中L 1的功率分别为( )图5-4-5A .P ,PB .16P ,14PC.14P,16P D .16P,4P 答案 B解析 对甲图,由n 1∶n 2=4∶1知U 1=4U 2,由P =U 22R 得P 1=U 21R=16P ,对于乙图:n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3,2n 2I 2=n 1I 1,I 1=2n 2n 1I 2=12I 2,由P=I 22R 得P 1′=I 21R =14P ,故B 项正确.4.一个次级有两个不同副线圈的理想变压器,如图5-4-6甲所示.图乙将两盏标有“6 V,0.9 W”和一盏标有“3 V ,0.9 W”的三盏灯泡全部接入变压器的次级,且能够正常发光.已知U 1=220 V ,匝数如图.图5-4-6(1)请在次级画出连接的示意图.(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小. 答案 (1)见解析图 (2)0.012 A解析 (1)由电压和匝数的关系知U 1U 2=n 1n 2,U 1U 3=n 1n 3代入数据,得U 2=2 V ,U 3=7 V由U 2、U 3的结果知仅用两个副线圈中的一个时不能使三盏 灯正常发光,若将两线圈的端点2与3连接,则有U 1U 14=n 1n 3-n 2解得U 14=5 V ,仍不符合题目要求.若将两线圈的端点2与4连接,则有U 1U 13=n 1n 2+n 3解得U 13=9 V由公式R =U 2P知“6 V,0.9 W”的灯泡电阻R =620.9 Ω=40 Ω“3 V,0.9 W”的灯泡电阻R ′=320.9Ω=10 Ω由以上所求数据可知,当两盏“6 V,0.9 W”的灯泡并联再与“3 V ,0.9 W”灯泡串联接入U 13时恰能正常发光,如下图所示.(2)利用 P 入=P 出 得 则2233110.930.012220I U I U I U +⨯==A =A题型一 理想变压器的常规考查一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=11∶5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u 如图1所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )图1A .流过电阻的电流是20 AB .与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC .经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D .变压器的输入功率是1×103W思维步步高 原、副线圈的电压存在什么关系?怎样求解输出端的电压和电流?电压表的示数是什么值?怎样从图象上进行求解?电阻发出的热量的计算方法是什么?输出功率和输入功率有什么关系?答案 D解析 设输入电压为U 1,输出电压为U 2,由U 1U 2=n 1n 2知U 2=100 V ,I =U 2R =10010A =10 A ,故选项A 、B 错误;1分钟内电阻产生的热量Q =I 2Rt =102×10×60 J =60 000 J ,故选项C 错误;P 输入=P 输出=U 22R=1×103 W ,故选项D 正确. 拓展探究 如图2所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u =U 0sin ωt 的交流电源,副线圈接一个R =27.5 Ω的负载电阻.若U 0=220 2 V ,ω=100π rad/s ,则下述结论正确的是( )图2A .副线圈中电压表的读数为55 VB .副线圈中输出交流电的周期为1100πs C .原线圈中电流表的读数为0.5 AD .原线圈中的输入功率为110 2 W答案 AC解析 原线圈电压有效值为U =220 V ,电压表读数为U 2=2204V =55 V ,周期T =2πω=150 s ,副线圈中电流I 2=U 2R=2 A ,原线圈中电流I 1=I 24=0.5 A ,P =I 1U =110 W. 题型二 理想变压器的动态分析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I 1,输入功率为P 1,副线圈的电流为I 2,输出功率为P 2.当R 增大时( )A .I 1减小,P 1增大B .I 1减小,P 1减小C .I 2增大,P 2减小D .I 2增大,P 2增大 思维步步高 当负载增大时,哪些物理量是不变的,哪些物理量是变化的?是输出功率决定输入功率还是输入功率决定输出功率?功率和电流间的关系是什么?答案 B解析 副线圈的电压不变,当副线圈接的电阻R 增大时,I 2减小,P 2减小,因为P 1=P 2,所以P 1减小,I 1=n 2n 1I 2,I 1也减小.拓展探究 如图3所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻,开关S 是闭合的.和为理想电压表,读数分别为U 1和U 2;、和为理想电流表,读数分别为I 1、I 2和I 3.现断开S ,U 1数值不变,下列推断中正确的是( )图3A .U 2变小、I 3变小B .U 2不变、I 3变大C .I 1变小、I 2变小D .I 1变大、I 2变大答案 BC解析 由U 2=n 2n 1U 1得U 1不变,U 2就不变;S 断开,R 总增大,U 2不变,则I 2变小,由I 1=n 2n 1I 2得I 1也变小;I 2变小,加在R 1两端的电压变小,由UR 3=U 2-UR 1,得UR 3增大,所以I 3变大.1.某变电站用原、副线圈匝数比为n 1∶n 2的变压器,将远距离输来的电能送到用户,如图4所示.将变压器看作理想变压器,当正常工作时,下列说法正确的是( )图4A .原、副线圈电压比为n 2∶n 1B .原、副线圈电流比为n 1∶n 2C .原、副线圈电压比为n 1∶n 2D .变压器的输入功率与输出功率的比为n 1∶n 2答案 C解析 电压之比等于匝数之比,根据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.2.如图5所示,理想变压器的原线圈接在u =220 2 sin 100πt V 的交流电源上,副线圈接有R =55 Ω的负载电阻.原、副线圈匝数之比为2∶1.电流表、电压表均为理想电表,下列说法中正确的是( )图5A .原线圈中电流表的读数为1 AB .原线圈中的输入功率为220 2 WC .副线圈中电压表的读数为110 2 VD.副线圈中输出交流电的周期为50 s答案A解析先计算副线圈的电压的有效值,原线圈电压的有效值为220 V,根据匝数之比可以得到副线圈的电压的有效值为110 V,根据负载电阻的大小可以知道副线圈中输出电流为2 A,根据原、副线圈的输入和输出功率相等可以知道原线圈中电流为1 A.3.如图6所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形.原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A,则( )图6A.与副线圈并联的电压表在t=0.5×10-2 s时的示数为220 2 VB.副线圈所接用电器有1 min内消耗的电能为1.32×104 JC.1 s内通过副线圈所接用电器的电荷量为60 CD.副线圈中电流有效值为10 A答案BD解析电压表的示数是指的有效值,不会随着时间的变化而变化,所以A选项错误;原线圈两端的电压的有效值是220 V,所以原线圈的输入功率是220 W,副线圈的输出功率也应该是220 W,可计算1 min内消耗的电能.4.如图7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( )图7A.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两端的电压将增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流增大答案BCD解析理想变压器不计原、副线圈的直流电阻,副线圈两端的电压U MN不受负载电阻的影响,保持不变,故选项A错误.S接通后,副线圈回路的总电阻减小,故副线圈回路中电流I2增大.因此,等效电阻R两端的电压增大,导致灯泡L1两端的电压减小,L1中电流减小,因此选项B、C正确.又因U MN不变,I2增大,变压器的输出功率增大,输入功率也随之增大.原线圈中电流I1增大,因此选项D也正确.5.调压变压器是一种自耦变压器,它的构造如图8所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上,AB间加上正弦交流电压U,移动滑动触头P的位置,就可以调节输出电压.在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表,变阻器的滑动触头为Q,则( )图8A.保持P的位置不动,将Q向下移动时,电流表的读数变大B.保持P的位置不动,将Q向下移动时,电流表的读数变小C.保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的读数变大D.保持Q的位置不动,将P沿逆时针方向移动时,电流表的读数变小答案BC解析保持P的位置不动,U2不变,将Q向下移动时,R变大,故电流表读数变小;保持Q的位置不动,R不变,将P沿逆时针方向移动时,n2变大,U2变大,故电流表的读数变大.6.如图9所示,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n∶1.原线圈接正弦交流电压U,输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后,电流表读数为I,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是( )图9A.电动机两端电压为IRB.电动机消耗的功率为I2RC.原线圈中的电流为nID.变压器的输入功率为UI n答案D解析电动机两端电压为Un,故电动机消耗的功率为IUn即为变压器的输入功率,原线圈中的电流I0=In.7.理想变压器的原线圈接入表达式为i=I m sin ωt的交变电流,一只灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端,读数为0.4 A ,当t =38T 时,原线圈的电流i =30 mA ,由此可知,此变压器的原副线圈匝数之比为( )A .4∶30B .40∶3C .3∶40 2D .40 2∶3 答案 B解析 交流电流表的读数为0.4 A ,说明副线圈中电流的有效值为0.4 A ,原线圈中电流的表达式为i =I m sin ωt ,当t =38T 时,i =I m sin ωt =I m sin 2πT ·38T =I m sin 3π4=22I m =30 mA ,所以原线圈中电流的有效值为30 mA ,电流之比是3∶40,所以匝数之比为40∶3.8.图10如图10所示为一理想自耦变压器,当它们的滑键P 向b 方向移动时,R 和R ′保持不变,电压表读数将________,电流表的读数将________;若P 的位置不动,变压器滑片Q 向上滑动时,电压表的读数将________,电流表的读数将________.(填“增大”、“减小”或“不变”,R 表示滑动变阻器的总电阻)答案 变小 变小 不变 增大解析 设电源的电压为U 1,电压表的读数是副线圈两端的电压,设为U 2,那么U 2=n 2n 1U 1.当P 向b 移动时,n 1变大,n 2不变,所以U 2变小,即电压表示数将变小,如果R 和R ′不变,则副线圈中的电流将变小,原线圈中的电流将变小,即安培表的读数将变小.当P 的位置不变时副线圈两端电压不变,故电压表的示数不变,滑动变阻器的触头向上滑动时,总电阻减小,副线圈中的电流增大,原线圈中的电流增大,即安培表的示数将增大.9.如图11所示,图11交流发电机电动势的有效值E =20 V ,内阻不计,它通过一个R =6 Ω的指示灯连接变压器.变压器输出端并联24只彩色小灯泡,每只灯泡都是“6 V ,0.25 W”,灯泡都正常发光,导线电阻不计.求:(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比.(2)发电机的输出功率.答案 (1)3∶1 (2)6.67 W解析 (1)彩色小灯泡额定电流I L =P U =0.256 A =124A ,次级线圈总电流I 2=24I L =1 A .变压器输入功率等于I 1U 1=I 2U 2=6 W ,变压器原线圈电路中,利用欧姆定律可得E =U 1+I 1R =6I 1+6I 1,代入E 值解得I 1=13A(I 1=3 A 应舍去,据题意是降压变压器,应I 1<I 2=1 A),所以n 1n 2=I 2I 1=31. (2)发电机输出功率P =I 1E =6.67 W.10.在图12中,降压变压器的变压系数是3,即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V ,次级线圈的电阻为0.2 Ω,这台变压器供给100盏(220 V,60 W)的电灯用电.求:图12(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率.(2)接通时次级线圈的端电压.(3)每盏灯的实际功率.答案 (1)220 V 0 (2)214.68 V (3)57.1 W解析 (1)将变压器视为理想变压器.设空载时次级线圈的端电压为U 2.由U 1U 2=n 1n 2,得U 2=n 2n 1U 1=220 V 因为空载,次级线圈的负载电阻2R →∞,次级线圈中的电流为零I 2=0,P =I 2U 2=0.(2)接通电路后,100盏灯并联的总电阻为R 外=R 100=U 2额100P 额=8.07 Ω 次级线圈中的电流为I 2=U 2R 外+R 线=2208.07+0.2=26.6 A 所以次级线圈的端电压 U 2′=I 2R 外=214.68 V(3)每盏灯的实际功率为P=I2100U2′=57.1 W。

高中物理 第五章 交变电流 第4节 变压器导学案 新人教版选修3-21

高中物理 第五章 交变电流 第4节 变压器导学案 新人教版选修3-21

第四节变压器一、学习目标(一)知识与技能(1)了解变压器的构造及工作原理。

(2)掌握理想变压器的电压与匝数间关系。

(3)掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)过程与方法(1)通过观察演示实验,培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。

(2)从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。

(3)从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。

(三)情感态度与价值观(1)通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。

(2)让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。

(3)培养学生尊重事实,实事求是的科学精神和科学态度。

二、学习重点、难点、及解决办法1.重点:变压器工作原理及工作规律。

2.难点:(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。

(2)推导变压器原副线圈电压与匝数关系。

(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。

3.解决办法(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。

(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电压与匝数间的关系。

(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。

三、课时安排1 课时四、用具准备可拆式变压器、学生电源、交流电压表、导线若干、学生电源、小灯泡五、学生活动设计1.通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程,使学生获得新知识。

2.通过提问引发学生思考,并应用学到的知识来解决实际问题。

3.通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。

六、学习过程一、引入新课在实际应用中,常常需要改变交流电的电压。

大型发电机发出的交流电,电压有几万伏,而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。

各种用电设备所需的电压也各不相同。

电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压,机床上的照明灯需要36 V的安全电压。

一般半导体收音机的电源电压不超过10 V,而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。

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第4节 变压器1.互感现象是变压器的工作基础,变压器工作时有能量损失,变压器的输出功率与输入功率之比叫做变压器的效率。

理想变压器的效率为100%。

2.理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系为U 1U 2=n 1n 2。

3.如果理想变压器的副线圈只有一个,则P 1=P 2,即U 1I 1=U 2I 2,得出原、副线圈电流与匝数的关系为I 1I 2=n 2n 1。

4.所有变压器不改变交变电流的频率,理想变压器不改变功率。

一、变压器的原理 1.变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图5­4­1所示。

图5­4­1(1)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈。

(2)副线圈:与负载连接的线圈,也叫次级线圈。

2.变压器的工作原理变压器工作的基础是互感现象,电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈,也同时穿过副线圈,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。

3.作用改变交变电流的电压。

二、电压与匝数的关系 1.理想变压器没有能量损失的变压器,也是一个理想化模型。

2.电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的匝数之比,即:U 1U 2=n 1n 2。

3.两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器;副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。

三、两种互感器 1.电压互感器把高电压变成低电压。

它的原线圈并联在高压电路上,副线圈接入交流电压表,如图5­4­2甲所示。

2.电流互感器把大电流变成小电流。

原线圈串联在被测电路中,副线圈接入交流电流表,如图乙所示。

图5­4­21.自主思考——判一判(1)变压器只能改变交变电流的电压,不能改变直流电的电压。

(√) (2)实际生活中,不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。

(√)(3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和频率。

(×)(4)理想变压器是客观存在的。

(×) (5)U 1U 2=n 1n 2适用于任何理想变压器。

(√) 2.合作探究——议一议(1)如果把变压器接入直流电路,变压器能起到变压作用吗?提示:变压器是依据电磁感应工作的,因此只能工作在交流电路中,如果变压器接入直流电路,原线圈中的电流不变,在铁芯中不会引起磁通量的变化,就没有互感现象出现,变压器就起不到变压作用。

(2)变压器的两个线圈所用导线的粗细一样吗?提示:不一样。

高压线圈匝数多而通过的电流小,用较细的导线绕制而成;低压线圈匝数少而通过的电流大,用较粗的导线绕制而成。

(3)变压器的铁芯为什么用薄硅钢片叠压而成?提示:为了减少损耗,变压器的铁芯常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成。

这样,涡流被限制在狭窄的薄片之中,回路的电阻很大,涡流大为减弱,从而减小了铁损。

1.工作原理2.基本规律(1)一原一副,P 入=P 出,U 1U 2=n 1n 2,I 1I 2=n 2n 1(2)一原多副,P 入=P 出,U 1U 2=n 1n 2,U 1U 3=n 1n 3,U 2U 3=n 2n 3U 1I 1=U 2I 2+U 3I 3+… n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…[典例] 如图5­4­3所示,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。

当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )图5­4­3A .120 V,0.10 AB .240 V,0.025 AC .120 V,0.05 AD .240 V,0.05 A[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析:[解析] 由于灯泡正常发光,所以U 2=12 V , 根据 U 1U 2=n 1n 2解得U 1=240 V ; 两个灯泡均正常发光,I 2=2P U 2=1 A , 根据I 1I 2=n 2n 1解得I 1=0.05 A ,故D 正确。

[答案] D1.理想变压器不改变交变电流的周期和频率。

2.(1)U 1U 2=n 1n 2,无论副线圈一端是空载还是有负载,都是适用的。

(2)输出电压U 2由输入电压U 1和原、副线圈的匝数比共同决定。

由U 1U 2=n 1n 2得,U 1n 1=U 2n 2=ΔΦΔt。

(3)若变压器有多个副线圈,有U 1U 2=n 1n 2,U 1U 3=n 1n 3,…,即电压关系仍成立。

两个副线圈之间U 满足U 2U 3=n 2n 3。

1.一理想变压器原、副线圈匝数之比n 1∶n 2=11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压U 如图5­4­4所示。

副线圈仅接入一个10 Ω的电阻,则( )图5­4­4A .流过电阻的电流是20 AB .与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC .经过1 分钟电阻发出的热量是6×103J D .变压器的输入功率是1×103W解析:选D 由电压的有效值和最大值的关系得U 1=U m2=220 V 。

根据理想变压器电压与匝数的关系U 1U 2=n 1n 2,得U 2=n 2n 1U 1=511×220 V =100 V ,故电压表的示数是100 V ,B 错误;I 2=U 2R =10010A =10 A ,A 错误;1 分钟内电阻发出的热量Q =I 2Rt =102×10×60 J =6×104 J ,C 错误;变压器的输入功率等于输出功率,即P 入=P 出=U 2I 2=100×10 W =1×103W ,故D 正确。

2.(多选)(2016·全国丙卷)如图5­4­5,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b 。

当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。

下列说法正确的是( )图5­4­5A .原、副线圈匝数比为9∶1B .原、副线圈匝数比为1∶9C .此时a 和b 的电功率之比为9∶1D .此时a 和b 的电功率之比为1∶9解析:选AD 设灯泡的额定电压为U 0,输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光,则变压器原线圈的电压为9U 0,变压器原、副线圈的匝数比为9∶1,选项A 正确,选项B 错误;由9U 0I a =U 0I b 得,流过b 灯泡的电流是流过a 灯泡电流的9倍,根据P =UI ,a 、b 灯泡的电功率之比为1∶9,选项C 错误,选项D 正确。

3.如图5­4­6所示,理想变压器原线圈匝数为n 1=1 000 匝,两个副线圈匝数分别为n 2=50 匝和n 3=100 匝,L 1是“6 V 2 W”的灯泡,L 2是“12 V 4 W”的灯泡,当原线圈接正弦交变电流时,两灯泡均正常发光,那么原线圈中的电流为( )图5­4­6A.150 A B.130 A C.120A D.110A 解析:选C 由电压关系U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3解得U 1=120 V ,原线圈的输入功率为P 入=U 1I 1=P L1+P L2 解得I 1=120A ,C 正确。

[典例] 如图5­4­7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L 1和L 2,输电线的等效电阻为R 。

开始时,开关S 断开。

当开关S 接通时,以下说法中不正确的是( )图5­4­7A .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 上的电压增大C .通过灯泡L 1的电流减小D .原线圈中的电流增大[思路点拨][解析] 由于输入电压不变,所以当S 接通时,理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变。

并联灯泡L 2,总电阻变小,由欧姆定律I 2=U 2R 2知,流过R 的电流增大,电阻上的电压U R =IR 增大。

副线圈输出电流增大,根据输入功率等于输出功率I 1U 1=I 2U 2得,I 2增大,原线圈输入电流I 1也增大。

U MN 不变,U R 变大,所以U L1变小,流过灯泡L 1的电流减小。

[答案] A理想变压器动态变化的两种情况(1)原、副线圈的匝数比不变,分析各物理量随负载电阻的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1。

(2)负载电阻不变,分析各物理量随原、副线圈的匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1。

1.理想变压器的原线圈连接电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节,在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交流电,如图5­4­8所示。

下列情况可能出现的是( )图5­4­8A.若Q位置不变,将P向上滑动,U′变大B.若Q位置不变,将P向上滑动,电流表的读数变大C.若P位置不变,将Q向上滑动,电流表的读数变大D.若P位置不变,将Q向上滑动,变压器的输入功率不变解析:选C 当理想变压器的输入电压U,以及原、副线圈的匝数比不变时,副线圈两端的电压也不变,A项错;由P出=U′2R+R0知R增大时,输出功率减小,又由P入=P出得原线圈中的电流表读数要减小,B项错;Q向上滑动时,U′增大,而负载电阻不变,则输出功率要增大,即输入功率也要增大,原线圈中的电流就要增大,C项对,D项错。

2.如图5­4­9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( )图5­4­9A .原线圈匝数n 1增加B .副线圈匝数n 2减少C .负载电阻R 的阻值增大D .负载电阻R 的阻值减小解析:选D 由U 1U 2=n 1n 2,P 出=U 22R可得P 出=U 12n 22n 12R又因为P 入=P 出,所以P 入=U 12n 22n 12R分析可得选项D 正确。

3.如图5­4­10所示电路中,变压器为理想变压器,a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器。

现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ,电流表A 2的示数增大了0.8 A ,则下列说法正确的是( )图5­4­10A .电压表V 1示数增大B .电压表V 2、V 3示数均增大C .该变压器起升压作用D .变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动解析:选D 由于变压器原线圈的电压不变,因此电压表V 1、V 2的读数均不变,选项A 、B 均错误;由题意可知,该变压器起降压作用,选项C 错误;由于副线圈的电压不变,电流表A 2的示数增大,根据欧姆定律可知负载的电阻变小,所以滑动变阻器连入电路的阻值变小,选项D 正确。

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