魯科版選修32 4.2 變壓器 學(xué)案.doc

第2講變壓器目標(biāo)定位1.了解變壓器的構(gòu)造，理解變壓器的工作原理.2.理解變壓器的變壓規(guī)律和變流規(guī)律，并運(yùn)用此規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題.3.了解自耦變壓器的工作原理一、變壓器的結(jié)構(gòu)1構(gòu)造：主要由閉合的鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的線圈(繞組)組成2物理量：(1)與電源相連的線圈叫原線圈或初級(jí)線圈，與負(fù)載相連的線圈叫副線圈或次級(jí)線圈(2)原線圈兩端的電壓叫輸入電壓，用符號(hào)u1表示；副線圈兩端的電壓叫輸出電壓，用符號(hào)u2表示3分類：按輸出電壓的升降，變壓器分為升壓變壓器和降壓變壓器二、變壓器的工作原理1工作原理：互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)2理想變壓器：在理想變壓器中，通過(guò)原、副線圈的變化磁通量相同，在原、副線圈上每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同三、變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系1.2.四、自耦變壓器1特點(diǎn)：是只有1個(gè)繞組的變壓器2作用：(1)這個(gè)繞組可以當(dāng)做原線圈接電源，而繞組的一部分當(dāng)做副線圈接負(fù)載，成為降壓變壓器(2)可以將繞組的一部分當(dāng)做原線圈接電源，而將整個(gè)繞組當(dāng)做副線圈接負(fù)載，成為升壓變壓器想一想1.把兩個(gè)沒(méi)有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈連接到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連接到小燈泡上(如圖1所示)，小燈泡能發(fā)光嗎？為什么？圖1答案能當(dāng)左邊線圈加上交流電壓時(shí)，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁通量，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(dòng)勢(shì)，右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會(huì)發(fā)光想一想2.若把交流電源改為蓄電池，小燈泡發(fā)光嗎？答案不發(fā)光.一、變壓器“變壓”的原理電壓與匝數(shù)的關(guān)系1變壓器的工作基礎(chǔ)是互感現(xiàn)象，由于互感作用，穿過(guò)原、副線圈的磁通量相等，磁通量的變化率相等，若原線圈匝數(shù)為n1，則u1n1，副線圈匝數(shù)為n2，則u2n2，所以.2變壓器的變壓關(guān)系(1)只有一個(gè)副線圈：.(2)有多個(gè)副線圈：3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)電源4變壓器不改變交流電的頻率例1關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是()a通過(guò)正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變b穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都相等c穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)d原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈答案bc解析i變化，則磁場(chǎng)變化，由于面積s不變，故變化，a錯(cuò)誤；因理想變壓器無(wú)漏磁，故b、c正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，故d錯(cuò)誤二、理想變壓器的功率關(guān)系和電流關(guān)系1理想變壓器的特點(diǎn)(1)變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)漏磁，無(wú)發(fā)熱損失(2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻，即無(wú)能量損失2理想變壓器的功率關(guān)系從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，p入p出3電流關(guān)系(1)只有一個(gè)副線圈時(shí)，有u1i1u2i2，得n1i1n2i2，即.(2)當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，由u1i1u2i2u3i3，得n1i1n2i2n3i34電壓、電流、功率的制約關(guān)系(1)電壓制約：輸入電壓u1決定輸出電壓u2.(2)功率制約：p出決定p入，這體現(xiàn)了能量守恒的特點(diǎn)(3)電流制約：輸出電流i2決定輸入電流i1.例2理想變壓器連接電路如圖2甲所示，已知原、副線圈匝數(shù)比為101，當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時(shí)，電流表讀數(shù)為2 a，則()圖2a電壓表讀數(shù)為282 v b電壓表讀數(shù)為28.2 vc輸入功率為56.4 w d輸入功率為40 w答案d解析由題圖乙可知，um282 v，則輸入電壓有效值u1200 v根據(jù)知，u220 v，再根據(jù)知，i10.2 a，輸入功率pu1i140 w，故a、b、c錯(cuò)，d正確答案a解析u2220v，根據(jù)u1u2n1n2得，u1110v.i20.1a，根據(jù)i1i2n2n1得i10.2a所以正確答案是a.例3如圖3所示，理想變壓器三個(gè)線圈的匝數(shù)之比為n1n2n31051，其中n1接到220v的交流電源上，n2和n3分別與電阻r2、r3組成閉合回路已知通過(guò)電阻r3的電流i32a，電阻r2110，求通過(guò)電阻r2的電流i2和通過(guò)原線圈的電流i1.圖3答案1a0.7a解析由變壓器原、副線圈電壓比等于其匝數(shù)比可得，加在r2上的電壓u2u1220v110v通過(guò)電阻r2的電流i2a1a加在r3上的電壓u3u1220v22v根據(jù)輸出功率等于輸入功率得：u1i1u2i2u3i3代入數(shù)據(jù)解得通過(guò)原線圈的電流為：i10.7a.三、幾種常見(jiàn)的變壓器1自耦變壓器如圖4所示，鐵芯上只繞一個(gè)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4規(guī)律：，.2電壓互感器(1)構(gòu)造：小型降壓變壓器，如圖5甲所示(2)接法：原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表，為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地(3)作用：將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過(guò)測(cè)量低電壓，計(jì)算出高壓電路的電壓圖53電流互感器(1)構(gòu)造：小型升壓變壓器，如圖乙所示(2)接法：原線圈串聯(lián)在被測(cè)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：將大電流變成小電流，通過(guò)測(cè)量小電流，計(jì)算出被測(cè)電路中的大電流例4普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接，如圖6所示，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為icd，為了使電流表能正常工作，則()圖6aab接mn、cd接pq，iabicdbab接mn、cd接pq，iabicdcab接pq、cd接mn，iabicddab接pq、cd接mn，iabicd答案b解析根據(jù)單一副線圈的理想變壓器原理，電流比值等于匝數(shù)比的倒數(shù)，可得ab接mn、cd接pq，iabicd，故b正確.變壓器原理分析1理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為101，以下說(shuō)法中正確的是()a穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量之比是101b穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等c原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為101d正常工作時(shí)原、副線圈的輸入、輸出功率之比為11答案bd解析對(duì)于理想變壓器，認(rèn)為無(wú)磁通量損失，因而穿過(guò)兩個(gè)線圈每一匝的磁通量相同，磁通量的變化率相等，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，電壓與匝數(shù)成正比，故a、c錯(cuò)誤，b正確；理想變壓器沒(méi)有能量損失，故輸入功率等于輸出功率，故d正確理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用2理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈中的電流為i1、i2，電壓為u1、u2，功率為p1、p2，關(guān)于它們之間的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()ai1由i2決定bu2與負(fù)載有關(guān)cp1由p2決定d以上說(shuō)法都不正確答案ac3.如圖7所示為一理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為201，兩個(gè)標(biāo)有“12v,6w”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想電表)的示數(shù)分別是()圖7a120v,0.10a b240v,0.025ac120v,0.05a d240v,0.05a答案d解析燈泡正常工作，副線圈電壓u212v，副線圈電流i22a1a，根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流i1i20.05a，原線圈電壓u120u2240v，選項(xiàng)d正確互感器的應(yīng)用4如圖8所示，l1和l2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1n