高中物理第2章第6節(jié)變壓器學(xué)案教科版選修(參考版)
2025-06-11 00:02本頁面
【正文】 學(xué)案6 變壓器[目標定位] ，并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系．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芯上，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？分析討論小燈泡亮或不亮的原因．答案 (1)能發(fā)光．當左邊線圈加上交變電壓時，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(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都相同．若左邊匝數(shù)為n1，則E1＝n1；若右邊匝數(shù)為n2，則E2＝n2，故有＝.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．這種現(xiàn)象說明，變壓器不能改變恒定電流的電壓．[要點提煉]1．變壓器的構(gòu)造：閉合鐵芯、與交流電源相連接的線圈叫原線圈(匝數(shù)用n1表示，又叫做初級線圈)、與負載相連的另一個線圈叫副線圈 (匝數(shù)用n2表示，又叫做次級線圈)，兩個線圈都繞在閉合鐵芯上．2．變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象．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”)3．變壓器中的電壓關(guān)系(1)只有一個副線圈：＝.(2)有多個副線圈：＝＝＝….4．變壓器不能(填“能”或“不能”)改變交變電流的頻率．5．原、副線圈的地位(1)原線圈在其所處回路中充當負載．(2)副線圈在其所處回路中充當電源．二、理想變壓器中的功率關(guān)系及電流關(guān)系[問題設(shè)計]1．什么是理想變壓器？理想變壓器原、副線圈中的功率有什么關(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＝＝.3．若有多個副線圈時，原、副線圈中的電流與匝數(shù)有什么關(guān)系？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)變壓器鐵芯內(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)若只有一個副線圈時，有I1U1＝I2U2，即＝；(2)當有多個副線圈時，有I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，即I1n1＝I2n2＋I3n3＋…三、理想變壓器中各量的制約關(guān)系和動態(tài)分析1．變壓器工作時的制約關(guān)系(1)電壓制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比()一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2＝.(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減小，P出為0，P入為 0.(3)電流制約：當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比()一定，且輸入電壓U1確定時，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1＝.2．對
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