第3章 微专题5 变压器的应用(Word教师用书)-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

微专题五　变压器的应用 [学习目标] 1.理解电流互感器和电压互感器的工作原理(科学思维).2.知道自耦变压器的构造及工作原理(物理观念).3.掌握具有多个副线圈的变压器问题的处理方法(科学思维)． 考点一　互感器的应用 1．电流、电压互感器原、副线圈的匝数关系 (1)电压互感器是降压变压器，据＝，知n1＞n2. (2)电流互感器是升压变压器，据＝，知n1＜n2. 2．区分电压互感器与电流互感器的三个标志 (1)测量仪器不同，前者 后者 ； (2)原、副线圈匝数关系不同； (3)原线圈接线方式不同，前者接在火线和零线间，后者接在火线上． 【例题1】 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则(　　) A．ab接MN、cd接PQ，Iab<Icd B．ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd C．ab接PQ、cd接MN，Iab<Icd D．ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd 思维导引：(1)电流互感器应串联接入电路；(2)电流互感器是用来测量大电流的，因此副线圈的匝数多、原线圈的匝数少． 答案　B 解析　电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据电流关系得I1n1＝I2n2，所以Iab>Icd，电流表应接在电流较小的一侧，选项B正确． 【变式1】 (多选)电流互感器和电压互感器如图所示，其中n1、n2、n3、n4分别为四组线圈的匝数，a、b为两只交流电表，则(　　) A．A为电流互感器，且n1＜n2，a是电流表 B．A为电压互感器，且n1＞n2，a是电压表 C．B为电流互感器，且n3＜n4，b是电流表 D．B为电压互感器，且n3＞n4，b是电压表 答案　AD 解析　由题图可知，A为电流互感器，B为电压互感器，因此a是电流表，b是电压表，在A中，有I1n1＝I2n2，要把大电流变为小电流，有n2＞n1；在B中，有＝，要把高电压变成低电压，则有n3＞n4，综上可知，选项A、D正确． 考点二　自耦变压器的应用 自耦变压器的处理方法 (1)自耦变压器是变压器的一种，因此一般变压器所适用的规律对自耦变压器也是适用的． (2)分析自耦变压器问题时首先要分清哪个是原线圈、哪个是副线圈． 【例题2】 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝，接在有效值为220 V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为(　　) A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A 思维导引：(1)理想变压器原、副线圈的功率相同；(2)与电源相连的是原线圈，与负载相连的是副线圈，原、副线圈的端电压满足＝. 答案　B 解析　对于理想变压器，其原、副线圈功率相同，故通过原线圈的电流I1＝＝ A≈9.1 A；负载两端电压即为副线圈电压，由＝，即＝，可得U2＝380 V，选项B正确． 【变式2】 (多选)如图甲所示的理想自耦变压器的原线圈接有如图乙所示的正弦式交变电压，副线圈接有可调电阻R，触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是(　　) A．交流电源的电压u随时间t变化的规律是u＝U0 cos (100πt) V B．若仅将触头P向A端滑动，则电阻R消耗的电功率增大 C．若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大 D．若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则通过A处的电流一定增大 答案　AB 解析　由题图乙可得交流电源的周期为T＝0.02 s，最大值为U0，则电源的电压u＝U0cos V＝U0cos (100πt) V，选项A正确；由＝，若仅将触头P向A端滑动，即n2增大，则副线圈的输出电压U2增大，电阻R消耗的电功率P＝增大，选项B正确；若仅使电阻R增大，输出电压U2一定，则输出电功率P＝减小，原线圈的输入电功率减小，选项C错误；若使电阻R增大的同时，将触头P向B端滑动，则输出电压U2减小，输出和输入的电功率都减小，通过A处的电流I1＝一定减小，选项D错误． 考点三　含有多个副线圈的变压器问题 1．处理含有多个副线圈的变压器问题时，首选P入＝P出，从输出端的P出打开突破口． 2．当原线圈中有用电器时，不要把电源电压与原线圈电压搞混，错误利用电源电压去寻找比例关系；而要把原线圈所在电路当作一回路处理，原线圈相当于一非纯电阻用电器，其两端电压与副线圈电压的比值等