3.3.3 交变电流与变压器的综合应用 导学案 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

题目 3.3.3 交变电流与变压器的综合应用 课型 习题课 日期 11月份 学习目标 1.理解理想变压器的制约关系。 2.掌握理想变压器动态分析的方法。 3.理解变压器副线圈的连接问题。 基础知识 一、分析交变电流与变压器的综合问题时应注意的两点 1．变压器原、副线圈的电压指交变电压的有效值。 2．变压器原、副线圈中电流、电压的频率、周期一定相同。 二、理想变压器的制约关系 1．电压制约关系：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝ 。 2．电流制约关系：当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的电流I2决定，即I1＝ 。 3．功率制约关系： (1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，即P2＝P负1＋P负2＋…； (2)变压器的输入功率由输出功率决定，即 。 三、理想变压器动态分析的两种常见情况 1．匝数比不变的情况(如图所示) 2．负载电阻不变的情况(如图所示) 四、变压器副线圈的连接 当变压器的副线圈有两个时，若两副线圈连接后，线圈的绕向不变(如图，b、c连接后，a、d作为输出端)，则连接后的输出电压等于原来两个副线圈的输出电压之和；若两副线圈连接后，线圈的绕向相反(如图，b、d连接，a、c作为输出端)，则连接后的输出电压等于原来两个副线圈的输出电压之差。 课堂拓展 1．图3.3-7是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损耗可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？ 2.如图所示，有一理想变压器接在稳定的交流电源上，副线圈的匝数可调节，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是( ) A．若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数变大，V2示数变小 B．若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小 C．若P不动，滑片F向下移动时，V1示数不变，V2示数增大 D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变小 3．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为4∶1，原线圈接入u＝400sin100πt(V)的交流电，开关S断开时，灯泡L1正常工作，电流表为理想电流表，则开关S闭合后( ) A．副线圈中交流电的频率仍为50 Hz B．灯泡L1两端电压仍为100 V C．电流表A的示数将减小 D．变压器的输入功率将增大 4.如图所示，理想变压器原线圈串联电阻后接入电压，原、副线圈的匝数比，电阻、，当滑动变阻器接入电阻时，理想电流表A的示数为4A，则（　 　） A． 流过的电流为0.8A，频率为100Hz B．两端的电压为20V，周期为0.02s C．滑片P向上移动时，消耗的功率增大 D．滑片P向上移动时，消耗的功率减小 5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝220sin100πt(V)，则( ) A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V B．当t＝ s时，c、d间电压的瞬时值为110 V C．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 D．当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小 6．(多选)如图所示，理想变压器有两个副线圈，输出电压分别为5 V和3 V，要获得8 V输出电压(两个副线圈的绕向和输出端如图所示)，两个副线圈的连接方法是( ) A．b、c连接，a、d两端输出 B．a、d连接，b、c两端输出 C．a、c连接，b、d两端输出 D．b、d连接，a、c两端输出 随堂检测 7．如图所示，理想变压器原线圈接入交流电压u＝Umsinωt，副线圈接有一电压表和电阻为R的负载，电压表的示数为10 V，在t＝(T为交变电流的周期)时，原线圈两端电压的瞬时值为100 V，由此可知变压器原、副线圈的匝数比为 (