3.2變壓器為什么能改變電壓3.3電能的開發(fā)與利用第3章

電能的輸送與變壓器[目標(biāo)定位]1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器，理解變壓器的工作原理.2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決相關(guān)問題.3.掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系.4.了解我國電能開發(fā)與利用的現(xiàn)狀及前景.內(nèi)容索引知識探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測鞏固反饋知識探究把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵心上，一個線圈通過開關(guān)連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡上(如圖1所示).連接電路，接通電源，小燈泡能發(fā)光.一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系答案(1)電源和小燈泡并沒有連接，小燈泡為什么會發(fā)光？答案當(dāng)左邊線圈加上交變電壓時，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵心中產(chǎn)生周期性變化的磁場，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在左、右線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會發(fā)光.圖1(2)小燈泡兩端電壓與學(xué)生電源兩端的輸出電壓相等嗎？如果不相等與什么因素有關(guān)？答案(3)若將原線圈接到恒定的直流電源上，小燈泡亮不亮？分析討論原因.答案答案不亮.因?yàn)樵诟本€圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈兩端沒有電壓，所以小燈泡不亮.[要點(diǎn)總結(jié)]1.變壓器的構(gòu)造：閉合鐵心、與

相連接的線圈叫原線圈(匝數(shù)用n1表示，又叫做

)、與

相連的另一個線圈叫副線圈(匝數(shù)用n2表示，又叫做

)，兩個線圈都繞在

上.2.變壓器的工作原理是

.因此變壓器只對

的電流起作用，對

電流不起作用.(后兩空選填“變化”或“恒定”)交流電源初級線圈負(fù)載次級線圈閉合鐵心電磁感應(yīng)變化恒定4.變壓器

(填“能”或“不能”)改變交變電流的頻率.5.原、副線圈的地位(1)原線圈在其所處回路中充當(dāng)負(fù)載.(2)副線圈在其所處回路中充當(dāng)

.特別提醒：變壓器能改變交變電壓、交變電流，但不能改變恒定電壓、恒定電流.不能電源典型例題例1

(多選)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是A.通過正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B.穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等C.穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D.原線圈中的電流通過鐵心流到了副線圈答案√解析√解析B∝I，由于面積S不變，故Φ∝I，A錯誤.因理想變壓器無漏磁，故B、C正確.原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，故D錯.二、理想變壓器中的功率及電流關(guān)系1.什么是理想變壓器？理想變壓器輸入與輸出功率有什么關(guān)系？答案答案理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗.所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入＝P出.2.若只有一個副線圈時，原、副線圈中的電流與匝數(shù)有什么關(guān)系？答案答案由能量守恒定律知P入＝P出，即U1I1＝U2I2.3.若有多個副線圈時，電流與匝數(shù)間的關(guān)系是什么？答案答案若有多個副線圈P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…將U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…[要點(diǎn)總結(jié)]1.理想變壓器的特點(diǎn)：(1)變壓器鐵心內(nèi)無

；無

損失.(2)原、副線圈不計(jì)

，即無能量損失.實(shí)際變壓器(特別是大型變壓器)一般可以看成理想變壓器.2.功率關(guān)系：

.3.電流關(guān)系：(1)若只有一個副線圈時I1U1＝

，即

＝____.(2)若有多個副線圈時I1U1＝

＋

＋…得I1n1＝

＋

＋….漏磁發(fā)熱內(nèi)阻P入＝P出I2U2I2U2I3U3I2n2I3n3典型例題例2如圖2所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，

和

均為理想電表，燈泡電阻RL＝6Ω，AB兩端電壓u1＝12sin100πt(V).下列說法正確的是答案解析圖2A.電流頻率為100HzB.的讀數(shù)為24VC.的讀數(shù)為0.5AD.變壓器輸入功率為6W√三、自耦變壓器和互感器1.自耦變壓器如圖3所示，鐵心上只繞有一個線圈，低壓線圈是高壓線圈的一部分，既可以作為升壓變壓器使用，也可以作為降壓變壓器使用.圖32.電壓互感器、電流互感器(1)構(gòu)造：小型變壓器，如圖4所示.圖4(2)接法：電壓互感器原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表；電流互感器原線圈串聯(lián)在被測電路中，副線圈接電流表.為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地.(3)作用：電壓互感器可將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過測量低電壓，計(jì)算出高壓電路的電壓，電流互感器將大電流變成小電流，通過測量小電流，計(jì)算出被測電路中的大電流.典型例題例3

(多選)圖5甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是答案解析A.線圈匝數(shù)n1<n2，n3<n4B.線圈匝數(shù)n1>n2，n3>n4C.甲圖中的電表是電壓表，輸出端不可短路D.乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路√圖5√解析題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1>n2，題圖甲中的電表為電壓表；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3<n4，題圖乙中的電表為電流表，故選項(xiàng)C、D正確.例4如圖6所示為物理實(shí)驗(yàn)室某風(fēng)扇的風(fēng)速擋位變換器電路圖，它是一個可調(diào)壓的理想變壓器，其中接入交流電的電壓有效值U0＝220V，n0＝2200匝，擋位1、2、3、4對應(yīng)的線圈匝數(shù)分別為220匝、500匝、1100匝、2200匝.電動機(jī)M的內(nèi)阻r＝4Ω，額定電壓為U＝220V，額定功率P＝110W.下列判斷正確的是A.當(dāng)選擇擋位3時，電動機(jī)兩端電壓為110VB.當(dāng)擋位由3變換到2時，電動機(jī)的功率增大C.當(dāng)選擇擋位2時，電動機(jī)的熱功率為1WD.當(dāng)選擇擋位4時，電動機(jī)的輸出功率為110W答案解析√圖6解析由電壓與匝數(shù)的關(guān)系U0∶U3＝n0∶n3，解得U3＝110V，A正確；當(dāng)擋位由3變換到2時，輸出電壓減小，電動機(jī)的功率減小，B錯誤；當(dāng)沒有達(dá)到額定功率時，熱功率小于1W，C錯誤.達(dá)標(biāo)檢測1.(變壓器的工作原理)(多選)理想變壓器正常工作時，原、副線圈中一定相同的物理量是A.每匝線圈中磁通量的變化率B.交變電流的頻率C.原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率D.原線圈的感應(yīng)電動勢和副線圈的感應(yīng)電動勢答案1234√√√2.(理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用)(多選)如圖7所示，將額定電壓為60V的用電器通過一理想變壓器接在正弦交變電源上.閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A.以下判斷正確的是A.變壓器輸入功率為484WB.通過原線圈的電流的有效值為0.6AC.通過副線圈的電流的最大值為2.2AD.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3答案圖71234解析√√解析變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60W＝132W，選項(xiàng)A錯誤；12343.(理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用)(多選)如圖8所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1.原線圈接入一電壓為u＝U0sinωt的交流電源，副線圈接一個R＝27.5Ω的負(fù)載電阻.若U0＝220V，ω＝100πrad/s，則下述結(jié)論正確的是1234圖8A.副線圈中電壓表的讀數(shù)為55VB.副線圈中輸出交變電流的周期為

sC.原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5AD.原線圈中的輸入功率為110W答案√解析√123412344.(互感器)(多選)如圖9所示，L1、L2是高壓輸電線，圖中兩電表示數(shù)分別是220V和10A，已知甲圖中原、