20xx滬科版高中物理選修3-2第3章第2節(jié)變壓器為什么能改變電壓電能的開發(fā)與利用word學(xué)案-wenkub.com
2025-11-14 16:41 本頁面
【正文】 學(xué)案 2 變壓器為什么能改變電壓 電能的開發(fā)與利用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] ， 理解變壓器的工作原理 .握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決相關(guān)問題 . ， 并能推導(dǎo)出原 、 副線圈的電流關(guān)系 . ． 1． 當(dāng)一個線圈中的電流變化時 ， 在另一個線圈中產(chǎn)生 感應(yīng)電動勢 的現(xiàn)象 ， 稱為互感 ． 利用互感現(xiàn)象 ， 可以把 能量 從 一個線圈傳遞到另一個線圈 ． 2． 電流在一段電路上做功的功率 P等于 電流 I與這段電路兩端的電壓 U的乘積 ， 即 P＝ UI. 一、變壓器 1． 變壓器主要由 鐵心 和 繞在鐵心上的線圈 兩部分組成 ． 接 電源 的線圈叫原線圈 (或初級線圈 )， 接 負(fù)載 的線圈叫副線圈 (或次級線圈 )． 2． 變壓器工作的基本原理是 電磁感應(yīng) ． 二、探究變壓器原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系 1． 理想變壓器的輸入電壓跟輸出電壓之比 ， 等于它的原 、 副線圈 匝數(shù) 之比 ． 公式 ： U1U2＝ n1n2. 2． 理想變壓器原 、 副線圈電路中的電流之比 ， 與原 、 副線圈的 匝數(shù) 成反比 ． 公式 ： I1I2＝n2n1. 三、常見的變壓器 常見的變壓器有 ： 電力 變壓器 、 自耦 變壓器 、 互感 器 、 電源 變壓器等 ． 四、電能的開發(fā)與利用的前景 新能源主要有 ： 太陽 能 、 核 能 、 風(fēng) 能 、 地?zé)崮?、 海浪能 、 潮汐能等 . 一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系 [問題設(shè)計 ] 把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵心上，一個線圈通過開關(guān)連到交流電源 的兩端，另一個線圈連到小燈泡上 (如圖 1 所示 )． 圖 1 (1)小燈泡能發(fā)光嗎？為什么？ (2)若小燈泡發(fā)光，那么小燈泡兩端電壓與什么因素有關(guān)？ (3)若將原線圈接到恒定的直流電源上，小燈泡亮不亮？分析討論原因 ． 答案 (1)能發(fā)光 ， 當(dāng)左邊線圈加上交變電壓時 ， 左邊線圈中就有交變電流 ， 它在鐵心中產(chǎn)生周期性變化的磁場 ， 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)電動勢 ， 右線圈作為電源給小燈泡供電 ， 小燈泡就會發(fā)光 ． (2)左 、 右線圈中每一圈上磁通量的變化 率 ΔΦΔt都相同 ， 若左邊匝數(shù)為 n1， 則 E1＝ n1ΔΦΔt；若右邊匝數(shù)為 n2， 則 E2＝ n2ΔΦΔt， 故有 E1E2＝ n1n2； 若忽略左邊線圈的電阻 ， 則有 E1＝ E 電源 ， 這樣看來小燈泡兩端電壓與左側(cè)交流電源電動勢及兩線圈匝數(shù)比 n1n2都有關(guān)系 ． (3)不亮 ． 原線圈接到恒定直流電源上 ， 通過原線圈的電流的大小 、 方向均不變 ， 它產(chǎn)生的磁場通過副線圈的磁通量不變 ， 因此在副線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 ， 副線圈兩端 沒有電壓 ， 所以小燈泡不亮 ． [要點提煉 ] 1． 互感 現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ) ． 因此變壓器只對 變化 的電流起作用 ， 對 恒定 電流不起作用 ． (后兩空填 “ 變化 ” 或 “ 恒定 ” ) 2． 變壓器 不能 (填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” )改變交變電流的頻率 ． 3． 變壓器中的電壓關(guān)系 ： (1)只有一個副線圈 ： U1U2＝ n1n2. (2)有多個副線圈 ： U1n1＝ U2n2＝ U3n3＝ ?? 4． 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 ． 二、理想變壓器中的功率及電流關(guān)系 [問題設(shè)計 ] 1． 什么是理想變壓器？理想變壓器輸入與輸出功率有什么關(guān)系？ 答案 理想變壓器的理想化條件一般指的是 ： 忽略原 、 副線圈內(nèi)阻上的分壓 ， 忽略原 、副線圈磁通量的差別 ， 忽略變壓器自身的能量損耗 ． 所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功率 ， 即 P 入 ＝ P 出 ． 2． 若只有一個副線圈，原、副線圈中的電流與匝數(shù)有什么關(guān)系？ 答案 由能量守恒定律 ， 有 P 入 ＝ P 出 ， 即 U1I1＝ U2I2. 所以 I1I2＝ U2U1＝ n2n1. 3． 若有多個副線圈時，電流與匝數(shù)間的關(guān)系是什么？ 答案 若有多個副線圈 P1＝ P2＋ P3＋ ?? ， 即 U1I1＝ U2I2＋ U3I3＋ ?? 將 U1∶ U2∶ U3∶?? ＝ n1∶ n2∶ n3∶?? 代入得 n1I1＝ n2I2＋ n3I3＋ ?? [要點提煉 ] 1． 理想變壓器的特點 ： (1)變壓器鐵心內(nèi)無 漏磁 ； 無 發(fā)熱 損失 ． (2)原 、 副線圈不計 內(nèi)阻 ， 即無能量損失 ． 實際變壓器 (特別是大型變壓器 )一般可以看成理想變壓器 ． 2． 功率關(guān)系 ： P 入 ＝ P 出 ． 3． 電流關(guān)系 ： (1)若只有一個副線圈 ， 有 I1U1＝ I2U2， 即 I1I2＝ n2n1. (2)當(dāng)有多個副線圈時 I1U1＝ I2U2＋ I3U3＋ ?? 得 I1n1＝ I2n2＋ I3n3＋ ?? 三、幾種常見的變壓器 1． 自耦
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