2019年高中物理第4章第2节变压器讲义含解析鲁科版选修3_220190531215.doc
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1、试题为word版 下载可打印编辑变压器1变压器的结构和特点(1)结构:主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈(绕组)组成。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。(2)特点:原线圈与交流电源相连,副线圈与负载相连。为什么变压器中的硅钢片不是用整个的?解析:大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中时,都要产生感应电动势,形成涡流,造成较大的涡流损耗。为了减小涡流损耗,常将铁芯用许多铁磁导体薄片(例如硅钢片)叠成,这些薄片表面涂有绝缘漆或绝缘的氧化物。由于这种薄片材料的电阻较大,这样就可以显著地减小涡流损耗。2变压器的工作原理及变压规律(1)互感交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场,交变
2、磁场在副线圈中产生感应电动势,当副线圈两端连接负载并闭合时,副线圈中有电流产生,它在铁芯中产生交变磁通量,这个交变磁通量也穿过原线圈,在原线圈中产生互相感应的现象。(2)工作原理电磁感应是变压器的工作原理,即互感现象是变压器工作的基础。(3)理想变压器电压、电流与匝数的关系理想变压器特点铁芯无漏磁,原、副线圈无电阻电压与匝数关系电流与匝数关系功率关系P1P2为什么变压器不能变恒定电流?解析:要产生感应电动势,磁通量必须发生变化。若原线圈中通以恒定电流,则在铁芯中产生恒定的磁通量,副线圈中虽有磁通量通过,但磁通量不变化,因此副线圈中不能产生感应电动势,当然就不能变压了。3常见变压器(1)自耦变压
3、器:只有1个绕组的变压器。(2)自耦变压器分类降压器:绕阻当原线圈接电源,绕组的一部分当副线圈接负载,如图甲所示;升压器:绕组当副线圈接负载,绕组的一部分当原线圈接电源,如图乙所示。如何区分变压器的两个线圈中哪一个是高压线圈,哪一个是低压线圈?解析:变压器中的高压线圈一般匝数多、电流小,导线较细;而低压线圈匝数少、电流大,导线较粗。1理想变压器理想变压器是实际变压器的近似。理想变压器有三个特点:(1)铁芯封闭性好,无漏磁现象,即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量都一样,每匝线圈中所产生感应电动势相等。(2)线圈绕组的电阻不计,无能损现象。(3)铁芯中的电流不计,铁芯不发热,无能损现象。2工作原理
4、及电压关系(1)原理:由于原、副线圈的互感现象,穿过理想变压器原、副线圈的磁通量始终相同,因而这两个线圈中每匝有相同的磁通量的变化率,即在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相等。(2)电压关系:原、副线圈中产生的感应电动势E1、E2跟其匝数n1、n2成正比。E1n1,E2n2,所以。由于线圈内阻不计,则原线圈两端电压U1E1,副线圈两端电压U2E2,于是有。3理想变压器的基本关系(1)输入功率等于输出功率,即P入P出,U1I1U2I2。(2)原、副线圈两端的电压跟匝数成正比,即。(3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比(仅限一个副线圈),即。(4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同。典例1如图
5、所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为12;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220 V,额定功率为22 W;原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则()AU110 V,I0.2 ABU110 V,I0.05 ACU110 V,I0.2 ADU110 V,I0.2 A思路探究 解析交流电压表、电流表测得的是交变电流的有效值,由灯泡正常发光可知,变压器的输出电压为220 V,而变压器的输入与输出电压之比等于原、副线圈的匝数比,故变压器的输入电压为110 V,电压表的示数为110 V;又因为变压器的输入功率等于输出功率,因此可知变
6、压器的输入电流为0.2 A,A正确。答案A1如图所示,理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连,副线圈并联两个小灯泡a和b。小灯泡a的额定功率为0.3 W,正常发光时电阻为30 。已知两灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为0.09 A,可计算出原、副线圈的匝数比为_。流过灯泡b的电流为_ A。解析:根据P和PI2R得灯泡a两端的电压U2 V3 V,通过灯泡a的电流Ia A0.1 A,根据得原、副线圈匝数之比,根据,得副线圈上的电流I2I10.09 A0.3 A,根据I2IaIb,得流过灯泡b的电流为IbI2Ia0.2 A。答案:1030.21电压制约输入电压U1决定输出电压U2。当变压器原、副
7、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电流制约输出电流I2决定输入电流I1。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由副线圈中的输出电流I2决定,即I1。而变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2。3功率制约输出功率P2决定输入功率P1。变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2P负1P负2,P2增大,P1增大;P2减小,P1减小;P2为零,P1为零。典例2如图所示,为一理想变压器,S为单刀双掷开关,P为滑动变阻器触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则以下说法错误的是()A保持U1及P的位置不变,S
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