高中物理选修11人教版同步辅导与检测课件：3.4变压器

2017人教版高中物理选修1T第三章第四节《变压器》word同步检测第四节变压器2017人教版高中物理选修1-1第三章第四节《变压器》word同步检测10、如图3—4-6所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡-与仏输电B、只减少原线圈匝数C、只增加副线圈匝数D、只减小拆的阻值8、如图3-4-4所示，就是四种亮度可调的台灯示意图，它们所用的白炽灯相同，且都就是“220 V, 40 W”、当灯泡所消耗的功率都调到2』W时，哪种台灯消耗的功率小()线的等效电阻为九开始时，开关S断开，当S 接通时.以下说法中正确的就是()变阻器220 VA图3-4-49、如图3-4-5所示，一理想变压器原戲圈匝数—1 000匝，副线圈匝数^=200匝，交流电源的电动势^311sin(100n t)V,电阻尼8$ Q,电流表、电压表对电路的影响可忽略不计()A、④的示数约为0、10 AB、㊈的示数约为311 VC、©的示数约为0、75 AD、的示数约为44 V图3—4-6A、副线圈两端血川的输出电压减小B、副线圈输电线等效电阻人上的电压降增大C、通过灯光-的电流减小D、原线圈中的电流增大11、钳形电流表的外形与结构如图3-4-7 (a) 所示、图3—4-7(a)中电流表的读数为1、2 A、图3-4-7(b)中用同一电缆线绕了3匝，则((h)图3-4—7A、这种电流表能测直流电流，图3-4-7(b) 的读数为2、4 AB、这种电流表能测交流电流，图3-4-7(b)的读数为0、4 AC、这种电流表能测交流电流，图3—4一7 (b) 的读数为3、6 AD、这卡中电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图3-4-7 （b）的读数为3、6 A二、填空题（本题共4小题，每小题8分，共16分、请将正确的答案填到横线上）]2、变压器由匸、______________ 与______三部分构成、13、变压器的工作原理就是______________ •原线圈中加直流电时，副线圈中 ______________ （填“有”或"无”）电流输出、14、变压器的原线圈、副线圈的电压与两个线圈的匝数关系为 ____________ ，升压变氐器线圈匝数多、15、一理想变压器，其原线圈匝数为2 200匝, 副线圈匝数为440匝，并接一个100 Q的负载电阻，如图3—4—8所示、图3—4—9（1）熔丝的熔断电流就是多大？（2）当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率就是多大？第四节变压器得分: __________ -题号1234567891011答案12、 ___________ _____________ ____________13、___________ _____________14、___________ _____________15、(1) ____________ _____________⑵_____________________________________________________三、计算题16、第四节变压器参考答案一、选择题1、ABC2、ABC3、B解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电压与恒泄电流的电路、导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈①中通过的就是恒泄电流，不能引起穿过线圈代的磁通量变化，在副线圈勺上无感应电动势)熔断器; 霓红灯出现，所以伦中无电流通过、点评：本题常见错误就是忽略了变压器的工作条件、变压器常用于交变电路中，对于脉动直流电路，副线圈中也会有电压、4、D解析:最简单的变压器就是由一个横截而为矩形的闭合铁芯与绕在铁芯上的两个线圈组成的,如题图所示、铁芯就是用表而涂有绝缘漆的优质薄硅钢片叠合而成，原线圈与副线圈都用优质的绝缘导线绕制而成、关于理想变压器的基本规律有二：一就是关于原、副线圈的两端的电压比公式为爲=旳①在中学物理阶段，这条规律就是作为实验规律给出的;二就是关于理想变压器的左义：理想变压器在工作时就是没有损耗的.，即输入的功率陽于输岀的功率即P』②由公式①不难判断，当时，故正确选项为D、点评：本题考查了变压器的基本原理，因题目给出了◎＞勺，可知就是一台降压变压器，问题非常基础、5、AD解析：根据绥乜PL P出、Jz即1乩=1 九又知坊—帀得变压器原线圈中的电流电流，根据变压器的原理厶如二叽 其中勺指钳形电流表内部线圈的匝数，"曲待测电 流导线的匝数，❻旨外接电流、当在题图（b ）中用同一电缆线绕了亦九匝，则伽'二3% 则满足1刃广I 賦、解得易=31]= 3、6 X 、点评:本题考查了钳形电流表的使用，求解本题的关键就是分析淸楚钳形电流表的 工作原理,然后再求通过钳形电流表的电流.填空题12、 原线圈副线圈铁芯 13、 电磁感应无纟上 14.冷n 2副15. （1） 0 0 （2）44 0、44 19. 36 100%解析：（1）原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线 圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数 也为零.⑵由曽—盏得U2-U ： —-220X^1^ V-44 V （电圧衣读数）Hi2 200几一器一荷 A-0. 44 A （电流衣读数）P 人—卩出—/z t r 2 — o. 44 X 44 W — 1 9・ 36 W就是理想变压器,效率当然就是100%.计算题16、⑴0、 98 A （2）180 W解析：（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为0、%、I ｝、2、 根据理想变圧•器的输入功率等于输出功率，有： 当坊二"mA 时，厶即为熔断电流，代入数据，得 4二0、 98 A 、（2）设副线圈中电流为7/二"mA 时,变压器的输入功率为儿，根据理想变压器的 输入功率等于输出_u 21>Ul zcr 2\2 3（小 \2 U11U1UlR UJ1 ） R ） R即输入电流与m都有关系・〔力不变•要减小仃•需增大R 的阻值•或增加原线圈匝数小•或减少副 线圈匝数心. 6、 C7、 BC D8、 C点评：（1）由变圧器的电斥比关系器一丄知•输出电斥 AD 解析：①的示数为〔人-— 220 V. （J : — ^--^2§端电八・—・期线9、10、圈的负载电阻的阻值变小.此时M.N 间的输出电斥 不变•副线圈屮的总电流九增大•电阻尺上的电斥降Jj U R -1.R 亦增大•灯泡1“承受的电斥减小・1・】中的电 流减小•故B 、C 正确；由于了2的増大•导致原线圈中的11、C 解析: 钳形电流表的工作 原理就是电磁感应, 电流八相应增大•故I ）正确.所以它只能测宦交变（3）效率"=100%、点评：（1）变压器只 改变交流电压，不能改变 流电压.（2）题目已告诉功率，有:卩匸必，代入数据，得卩匸180取（1）当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为___________________ V,电流表示数为A、（2）当原线圈接在220 V交变电源上时，电压表示数为___________________ V,电流表示数为A、此时输入功率为______________ W,变压器效率为__________ 、三、计算题（本题共24分、解答时应写出必要的文字说明、方程式与重要的演算步骤，只写岀最后答案的不能得分、有数值汁算的题，答案中必须明确写岀数值与单位）16、如图3-4-9所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220 V的市电上，向额泄电压为1、80X101 2 V的竟虹灯供电，使它正常发光、为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时, 熔丝就熔断、。

3.4 变压器[学习目标定位] 1.了解变压器的基本构造，知道变压器为什么能够改变交流电压及其和实际变压器的区别.2.通过实验和理论探究，总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系.3.了解几种常见的变压器类型及其应用.4.体验科学探究过程，提高实验设计与分析论证能力．一、变压器的结构1．变压器由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成．2．原、副线圈原线圈：与电源(或电路的上一级)连接的线圈叫原线圈(也叫初级线圈)．副线圈：与负载(或电路的下一级)连接的线圈叫副线圈(也叫次级线圈)．二、变压器的工作原理1．原理电磁感应现象是变压器的工作基础．当原线圈中的电流变化时，在铁芯中就会产生变化的磁场，就会引起副线圈中的磁通量的变化，从而产生感应电动势．2．变压器的作用：能改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率.一、变压器的结构变压器组成如图1所示：图11．线圈：由漆包线绕制而成．原线圈连接前一级电路，副线圈连接下一级电路．2．铁芯：由硅钢片叠合而成．3．变压器的符号：如图2所示图2二、变压器的工作原理[问题设计]1．把学生电源、可拆变压器、灯泡按图3和图4连接并分别通入直流电和交流电，观察灯泡是否发光．通入交流电时取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，观察灯泡亮度是否变化？图3 图4 答案 通入直流电时灯泡不发光，通入交流电时灯泡发光．通入交流电时取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，灯泡亮度明显减弱或不发光．2．理论探究：为什么变压器通以恒定电流灯不发光，而交变电流通过变压器能让灯发光？变压器的铁芯起什么作用？答案 原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化．副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势．变压器的铁芯起通畅磁回路，减小漏磁的作用． [要点提炼]1．变压器工作的基本原理和发电机一样，也是电磁感应现象．2．当原线圈两端加交变电压时，原线圈中就有交变电流，铁芯中产生交变的磁场，在原、副线圈中都要引起感应电动势，如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生感应电流，它也要在铁芯中产生交变的磁场，在原、副线圈中同样要引起感应电动势，在原、副线圈中由于有交变电流而发生互感现象．3．穿过每匝线圈中的磁通量的变化率是一样的，因此每匝线圈中产生的感应电动势大小相等，匝数越多，总感应电动势越大．4．能量转换：变压器是把电能转化为磁场能，又把磁场能转化为电能的装置． 三、变压器的电压比和电流比 [问题设计]1．你能根据变压器的工作原理推导出原、副线圈两端电压的关系吗？答案 设原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，由于穿过原、副线圈的磁通量的变化率相同，设在原、副线圈中产生的感应电动势分别为E1和E2，由法拉第电磁感应定律得E1＝n1ΔΦΔt ，E2＝n2ΔΦΔt ，则有E1E2＝n1n2.对于理想变压器E1＝U1，E2＝U2，所以U1U2＝n1n2.这就是电压比关系，即原、副线圈的电压与对应匝数成正比．2．变压器既是改变交流电压的装置，又是电能的传输装置．如果变压器没有电能损失，那么变压器的输入功率与输出功率有何关系？如何用图5中的物理量表示这种关系？原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？图5答案 功率关系：P 入＝P 出，也可以表示为：I1U1＝I2U2； 原、副线圈中的电流与匝数的关系．由I1U1＝I2U2和U1U2＝n1n2得：I1I2＝n2n1. [要点提炼]1．电压比：设原线圈匝数n1，输入电压U1，副线圈匝数n2，输出电压U2，则U1U2＝n1n2.(1)n1>n2，是降压变压器，用户附近的变电室内的变压器一般是降压变压器． (2)n1<n2，是升压变压器，发电站出来的电压一般要先经过升压变压器升压． 2．功率关系：理想变压器，由于不考虑能量损失，由能量守恒得P 入＝P 出． 3．电流关系：原、副线圈中电流与对应的匝数成反比即，I1I2＝n2n1.[延伸思考]在绕制变压器的原、副线圈时，原线圈与副线圈所用导线的规格是否需要一致？为什么？ 答案 在绕制变压器时，原线圈与副线圈所用导线的规格可以不一致．由I1I2＝n2n1可知，变压器匝数多的线圈通过的电流小，所用导线可以细一些；变压器匝数少的线圈通过的电流大，所用导线应该粗一些．一、变压器的原理例1对一正在工作中的变压器，下述说法正确的是()A．副线圈中的电流是从原线圈中传过来的B．铁芯是用来导电的C．副线圈中电流变小，原线圈中的电流也一定减小D．副线圈相当于一个电源解析原、副线圈及铁芯间都是彼此绝缘的，铁芯是用来导磁的，故A、B错；由能量守恒知C正确；副线圈把磁场能转化为电能，给用电器提供电压和电流，相当于一个电源．答案CD针对训练关于理想变压器，下面各说法中正确的是()A．它的输出功率可以大于它的输入功率B．它不仅可以改变交流电压还可以改变直流电压C．原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比D．原、副线圈的电流与它们的匝数成正比答案 C解析理想变压器的输出功率等于输入功率，A错；变压器不能改变直流电压，B错；原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比，通过原、副线圈的电流与它们的匝数成反比，C对，D错．二、变压器的规律例2 一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100 Ω的负载电阻，如图6所示．图6(1)当原线圈接在44 V 直流电源上时，电压表示数为 V ，电流表示数为 A.(2)当原线圈接在220 V 交流电源上时，电压表示数为 V ，电流表示数为 A ，此时输入功率为 W.解析 (1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零． (2)由U2U1＝n2n1得：U2＝U1n2n1＝220×4402 200 V ＝44 V(电压表读数)，I2＝U2R ＝44100 A ＝0.44 A(电流表读数)，P 入＝P 出＝I2U2＝0.44×44 W ＝19.36 W.答案 (1)0 0 (2)44 0.44 19.36针对训练 如图7所示，一个理想变压器的原线圈接在220 V 的市电上，向额定电压为1.8×104 V 的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需要在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过12 mA 时，熔丝熔断．图7(1)原、副线圈的匝数比为多少？ (2)熔丝的熔断电流是多大？ 答案 (1)11∶900 (2)0.982 A 解析 (1)n1n2＝U1U2＝22018 000＝11900(2)I1I2＝n2n1，I1＝n2n1I2＝90011×12×10－3 A≈0.982 A.1．(对变压器原理的理解)对于变压器的工作原理，下列说法正确的是( ) A ．变压器只改变交流电压B ．变压器可以改变交流电压，也可以改变直流电压C ．变压器原、副线圈的磁通量变化率相同D ．变压器副线圈匝数越多，副线圈上的电压越小 答案 AC解析 根据变压器的工作原理，变压器只改变交流电压，选项A 对，B 错；原、副线圈磁通量的变化率相同，选项C 对；由E ＝n ΔΦΔt，可知D 错．2．(对变压器原理的理解)正常工作的理想变压器的原、副线圈中，数值上不一定相等的是( )A ．电流的频率B ．端电压的峰值C ．电流的有效值D ．电功率 答案 BC3．(变压器的规律)一台理想变压器的原线圈匝数为100匝，副线圈匝数为1 200匝，在原线圈两端接有一电动势为10 V 的电池组，则在副线圈两端的输出电压为( ) A ．0 V B ．1.2 VC ．120 VD ．小于120 V 答案 A4．(变压器的规律)如图8所示的理想变压器，它的原线圈接在交流电源上，副线圈接一个标有“12 V,100 W”的灯泡，已知变压器原、副线圈的匝数比为18∶1，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为 V ，电流表的读数为 A.图8答案 216 0.46解析 两电表的读数均为原线圈的电压和电流的有效值． 由公式U1U2＝n1n2得U1＝n1n2U2＝18×12 V ＝216 V ，由公式I1I2＝n2n1得I1＝n2n1I2＝118×10012A≈0.46 A.。