高中物理-变压器导学案

高中物理-变压器导学案

一学习目标

１．通过自主学习能说出几种常见变压器的构造,知道变压器的工作原理。２．通过实验探究掌握理想变压器的原、副线圈中电压与匝数关系,电流与匝数关系。

３．了解变压器在生活中的应用。

二自主学习

1．变压器的构造

（1）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）

（2）原线圈初级线圈匝数用n1表示

（3）副线圈次级线圈匝数用n2表示

（4）输入电压：用U1表示; 输出电压：用U2表示.

２．变压器的工作原理

（１）原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁通量,不仅穿过________也穿过________,则副线圈中就要产生______．尽管原、副线圈没有导线相连,电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈．

（2）原、副线圈的电压之比等于两个线圈的__________,公式表示为______________．如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数,则副线圈得到的电压比原线圈低,这种变压器称为____________；如果原线圈的匝数小于副线圈的匝数,则副线圈得到的电压比原线圈高,这种变压器称为__________．

三课上探究

1．变压器的原理

（１）

（2）如果是接到直流电源的两端小灯泡能发光吗？闭合铁芯中有磁场吗？

（３）若小灯泡发光了,你认为变压器副线圈输出的是直流电还是交流电？若是交流电,输入和输出频率是否一样？

２．变压器线圈两端的电压与匝数的关系

（１）实验探究

原线圈接低压交流电源U1＝6V不变

实验次

数

1 2 3 4 5 6

原线圈匝数n1 n1 n1 n1 n2

2

1

n2 ２n2

副线圈匝数n2

n1

2

1

n1 2 n1 n2 n2 n2

副线圈输出电

压U2 结论

（２）理论讨论

问题１由于互感现象,没有漏磁,原、副线圈中具有相同的磁通量,磁通量的变化率

t

∆∆Φ

有什么特点？ 问题２ 根据法拉第电磁感定律,原线圈中的感应电动势E 1=_______,副线圈中的感应电动势E 2=___________

问题３由上面知：原副线圈中的感应电动势之比2

1E E 有什么关系？ 问题４ 在实际中,我们往往不计原、副线圈的电阻,则原副线圈两端的电压分别为U 1=____, U 2=_________,因此有

2

1

U U =________ 问题５理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？若理想变压器只有一个副线圈,则原副线圈中的电流I 1与I 2有什么关系？

问题６如果副线圈个数有两个,根据理想变压器的关系推导出电压、电流和匝数的关系

电压：______________________________________ 电流：______________________________________

例１．（2015课标卷）一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3：1,在原副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U ,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则 A

A ．U =66V ,k =91

B ．U =22V ,k =91

C ．U =66V ,k =31

D ．U =22V ,k =3

1

练习．如图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为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,则（Ｂ）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U1及P的位置不变,K由b合到a时,R消耗功率减小

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

需要问老师的问题：

四习题案

1．如图所示,理想变压器原副线圈匝数之比n

1：n

2

=4：1,

当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动时,电流表A

1

的示数12mA,则电流表A

2

的示数为（ B ）

A.3mA

B.0

C.48mA

D.与负载R的值有关

2．如图乙所示,一理想变压器的变压比为3∶1,图中四只灯泡完全相同.在L1、L2、L3正常发光的条件下,若断开L4,则( D )

A.L1、L2、L3变亮

B.L1、L2、L3变暗

C.L1变亮,L2、L3变暗

D.L1变暗,L2、L3亮度变亮

3．如图所示的4幅图中,能正确表示电流互感器工作的有（ D ）

4．如图所示,在绕制变压器时,某人将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上,当通以交流电时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一

半通过中间臂,已知线圈1、2的匝数比n

1：n

2

=2：1,在不接负载的情况下（BD ）

A.当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为110V

B.当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为55V

C.当线圈2输入电压110V时,线圈1输出电压为220V

D.当线圈2输入电压110V 时,线圈1输出电压为110V

5．一理想变压器,原副线圈的匝数比n 1：n 2=1：2,电源电u=2202sinωtV ,原线圈电路中接人一熔断电流I 0=1A 的保险丝,副线圈中接人一可变电阻R,如图所示,为了使保险丝不致熔断,调节R 时,其阻值最低不能小于（Ｃ ） A.440Ω B.4402Ω C.880Ω D.8802Ω

6．如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1,R1=20Ω,R2=30Ω,C 为电容器,已知通过R1的正弦交流电如图乙所示,则（ Ｃ ）

A 、交流电的频率为0．02Hz

B 、原线圈输入电压的最大值为

V 2200

C 、电阻R2的功率约为6．67W

D 、通过R3的电流始终为零

7．如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2=22∶5,电阻R 1=R 2=25Ω,D 为理想二极管,原线圈接u =220 2 sin100πt (V)的交流电。则 （ B ）

A ．交流电的频率为100Hz

B ．通过R 1的电流为2 2 A

C ．通过R 2的电流为 2 A

D ．变压器的输入功率为200W

8． 如图所示,水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动,铜盘的边缘及中心处分别通过滑动 变阻器R1与理想变压器的原线圈相连,该理想变压器原、副线圈的匝数比为n ∶1,变压器的副线圈与电阻为R2的负载相连,则 （ B ）

A ．变压器原线圈两端的电压为22w Br

u

n 1

n 2

D R 1 R 2