20xx粵教版高中物理選修3-2第二章變壓器(參考版)
2024-12-13 13:26本頁面
【正文】 學(xué)案 5 變壓器 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] ，理解變壓器的工作原理 .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. 變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備． 一、認(rèn)識變壓器 1．構(gòu)成：變壓器由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的線圈組成． 2．原線圈 (也稱為初級線圈 )：變壓器與電源連接的線圈． 副線圈 (也稱為次級線圈 )：變壓器與負(fù)載連接的線圈． 二、探究變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系 1．理想變壓器：忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器． 2．理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系： U1U2＝ n1n2. 三、理想變壓 器原、副線圈中的電流 1．理想變壓器輸出功率和輸入功率相等． 2．理想變壓器原、副線圈中的電流關(guān)系 I1I2＝ n2n1. 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 燈泡兩端的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(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 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．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．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 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．
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