3.3.2 专题：变压器 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

物理选必二 第一章安培力与洛伦兹力 自学探究学案 学习内容：3.3-2专题：变压器 主备:闲云 时间 ： 2月26日 班 级 姓名 教学目标-科学素养 物理观念：1. 了解日字型变压器的构造及特点． 2．掌握变压器中各物理量之间的相互制约关系． 3. 掌握理想变压器的原线圈回路有电阻的处理方法． 4.会处理变压器副线圈的组合问题． 科学思维：培养学生推理分析的思维能力。 科学探究: 培养学生利用已有知识探究物理规律的能力。 科学态度与价值观：通过引导学生处理变压器的变式问题，使学生认识到扎实的基础理论的重要性，激发学生严谨治学的科学态度。 一．理想变压器几个物理量的决定关系 理想变压器的结构(原、副线圈匝数和铁芯等)确定时,输入功率与输出功率、输入电压与输出电压、输入电流与输出电流、输入电流的频率与输出电流的频率,这些量之间有什么关系? (1)输出功率决定输入功率。 理想变压器本身无电能损失,所以有P2＝P1。但应注意的是,输入功率P1由输出功率P2 决定,即输出功率P2＝I2U2增大,输入功率P1也随之增大;输出功率P2＝I2U2减小,输入功率P1也随之减小。通俗地说,就是用多少给多少,而不是给多少用多少。 (2)输入电压决定输出电压。 设理想变压器的原线圈匝数为n1,副线圈匝数为n2,输入电压为U1,输出电压为U2,则 有 由于理想变压器的结构确定时,、均为定值,所以输出电压由输入电压决定, 增大, 也增大; 减小, 也减小;与负载电阻的大小无关, 当U1不变时，不论负载电阻R的阻值变化与否，U2都不会改变。 (3)输出电流决定输入电流。 如果理想变压器只有一个副线圈有输出,并设原线圈的匝数为,输入电压为,输入电流为;副线圈的匝数为,输出电压为,输出电流为。 则据P入=P出 输出电流I2决定输入电流I1。当负载电阻R的阻值增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R的阻值减小时，I2增大，则I1相应增大。因此，在使用变压器时不能使变压器副线圈短路。 (4)输入电流的频率决定输出电流的频率。 理想变压器工作时,穿过原、副线圈的磁通量的变化频率(周期)相同,等于原线圈中所加交变电流的频率(周期)。因而在副线圈中感应出的交流电动势、电压和电流的频率(周期)也都等于原线圈输入的交变电流的频率(周期),即输入交变电流的频率(周期)决定输出交变电流的频率(周期)。 例1. 如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。如果变压 器的输入电压不变，变压器上的能量损失可以忽略，当R的 滑片向下移时(　　) A．电压表V2示数变小 B．电压表V3示数变大 C．电流表A2示数变大 D．电流表A1示数变小 二．变压器副线圈的组合问题． 变压器的两个副线圈串联当一个副线圈使用，总匝数等于两个副线 圈匝数之和吗？输出的总电压等于每个副线圈上等于之和吗？不一定。 如果两个副线圈连接起来，电流的绕向相同，总匝数等于两个副线 圈匝数之和，输出的总电压等于每个副线圈上电压之和； 如果两个副线圈连接起来，电流的绕向相反，总匝数等于两个副线圈匝数之差，输出的总电压等于每个副线圈上电压之差。 例2．如图，变压器匝数n1＝1100匝，n2＝60匝，n3＝45匝，电源电压 为220V，现要求对用电器R提供3V的电压，应将（ ） A．a接d，b接c B．a接c，b接d C．a接b D．以上均错 三．日字型铁芯的变压器 我们总结的口字型变压器任意两个线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，是因为通过任意一个线圈的磁通量都相同，通过任意一个线圈的磁通量的变化量都相同。日字型变压器通过每个线圈的磁通量不一定相同，及磁通量的变化量不一定相同，任意两个线圈的电压之比一定还等于两个线圈的匝数之比吗? 例3. 如图所示，交流电源电压接在线圈a、b间，此线圈的匝数=4400匝，=1100匝，=550匝，则：等于 四、原线圈含电阻的变压器问题 原线圈含电阻的变压器，原副线圈回路电流与匝数成反比的规律仍成立，即＝；但要注意电压与匝数成正比关系成立的条件，原线圈接有用电器时，＝中U1指的是原线圈两端电压，而不是电源电压。电源电压等于原线圈两端电压 和与原线圈串联的电阻两端电压之和.电源从ab两端输入的电 功率等于电阻上的电功率与电阻上的电功率之和。 例4.一理想变压器的原、副线圈的匝数分别为为n1和n2，在原、副线圈的回路中分别接有阻值电阻R1和R2，给a、b间加一个电压最大值不变的正弦交流电源，如图所示。求： （1） 副线圈中的电流 （2） 初级线圈两端的电压 五．用等效电阻法处理变压器问题 如图所示电路甲和乙，电路甲的初级回路可等效为电路乙，