变压器(导)学案 (9)

3.4变压器

学习目标：

1.了解探究感应电动势大小与磁通量变化的关系．

2．复习法拉第电磁感应定律的内容．(重点)

3．知道理想变压器的原理．(重点、难点)

重点：复习法拉第电磁感应定律的内容知道理想变压器的原理

难点：知道理想变压器的原理

[自主预习·探新知]

[知识梳理]

复习：电磁感应定律的建立

1．探究感应电动势与磁通量变化的关系

(1)当磁通量变化过程所用时间相同时，磁通量变化量越大，感应电流就越大，表明感应电动势越大．

(2)当磁通量变化量相同时，磁通量变化过程所用时间越短，感应电流就越大，表明感应电动势越大．

(3)感应电动势的大小随磁通量变化快慢的增大而增大．

2．法拉第电磁感应定律

(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．

(2)表达式：E＝n ΔΦ

Δt

，其中n是线圈匝数，

ΔΦ

Δt

是磁通量的变化率．

预习：1．变压器

(1)作用：变压器是把交流电的电压升高或者降低的装置．

(2)构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯．2．变压器原理

(1)原理：利用电磁感应原理来改变交流电的电压．

(2)公式：U

1

U

2

＝

n

1

n

2

，U1、U2分别是原、副线圈两端的电压，n1、n2分别是原、

副线圈的匝数．

[基础自测]

1．思考判断

(1)决定闭合电路中感应电动势大小的因素是磁通量的变化量．(×)

(2)闭合电路中感应电动势的大小由磁通量的变化率决定．(√)

(3)由E＝n ΔΦ

Δt

可知，E与ΔΦ成正比．(×)

(4)变压器也可能改变恒定电压．(×)

(5)变压器的原理是电磁感应定律．(√)

(6)实际变压器输入功率一定大于输出功率．(√)

[提示] (1)决定闭合电路中感应电动势的大小因素是磁通量的变化率．

(3)E与ΔΦ无关，与ΔΦ

Δt

成正比．

(4)变压器只能改变交流电的电压，不能改变恒定电压．2．下列关于电磁感应的说法中，正确的是( ) A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

B ．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零

C ．穿过线圈的磁通量的变化量越大，感应电动势越大

D ．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

D [ΔΦΔt

越大，表示磁通量变化越快，感应电动势越大．]

3．如图2­2­1所示，变压器原、副线圈匝数比为1∶2，则副线圈中电压表读数为( )

【导学号：71082049】

图2­2­1

A ．0

B ．2 V

C ．4 V

D ．8 V

A [由于原线圈接的是直流电源，所以通过副线圈的磁通量不变，因此副线圈中电压表读数为0，选项A 正确．]

电磁感应定律

1．如何区分磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率

Φ

Δt

(1)Φ是状态量，是在某时刻(某位置)穿过闭合回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时，Φ＝BS .

(2)ΔΦ是过程量，是表示闭合回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增减，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.常见磁通量变化方式有：B 不变，S 变；S 不变，B 变；B 和S 都变；回路在磁场中相对位置改变(如转动等)．总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化．

(3)ΔΦΔt

表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化，又称磁通量

的变化率．

(4)Φ、ΔΦ、ΔΦΔt 的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v 、Δv 、

Δv

Δt

三者类比．值得指出的是：Φ很大，ΔΦΔt 可能很小；Φ很小，ΔΦ

Δt

可能很大；

Φ＝0，ΔΦ

Δt

可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)．当Φ按正弦规律变

化时，Φ最大时，ΔΦΔt ＝0；反之，当Φ为零时，ΔΦ

Δt

最大．

2．电磁感应定律

(1)产生感应电动势的条件

只要穿过某个电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电路的电源．

(2)电磁感应定律

感应电动势的大小与磁通量的变化率ΔΦ

Δt

成正比，磁通量的变化率是指磁通

量变化的快慢．不能理解为感应电动势与磁通量或磁通量的变化量成正比．感应

电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦ

Δt

，与磁通量Φ、磁通量的

变化量ΔΦ的大小没有直接的联系．

如图2­2­2甲所示，某线圈一共50匝，若穿过线圈的磁通量随时间的变化如图乙所示，则a、b两点间的电压是多少？

甲乙

图2­2­2

思路点拨：①由图乙可求ΔΦΔt

.

②由E＝n ΔΦ

Δt

计算电压．

[解析] 求a、b两点的电压就是求线圈中的感应电动势，

由图乙得ΔΦ

Δt

＝

0.5－0.1

0.4

V＝1 V，

故E＝n ΔΦ

Δt

＝50 V，

所以a、b两点间电压等于50 V. [答案] 50 V

1E＝n ΔΦ

Δt

研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象.

2E＝n ΔФ

Δt

一般应用于磁感应强度变化所产生的感应电动势的计算.

[针对训练]

1．(多选)穿过一个10匝线圈的磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb，则该线圈中的感应电动势( )

A．大小不变

B．随时间均匀变化

C．减少了20 V

D．等于20 V

AD[题中磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb，即ΔΦ

Δt

＝2 Wb/s，故E＝n

ΔΦ

Δt

＝

20 V．