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-文庫(kù)吧資料
2024-12-06 16:41本頁(yè)面
【正文】 變壓器如圖 2 所示 ， 鐵心上只繞有一個(gè)線圈 ， 低壓線圈是高壓線圈的一部分 ，既可以作為升壓變壓器使用 ， 也可以作為降壓變壓器使用 ． 圖 2 規(guī)律 U1U2＝ n1n2 I1I2＝ n2n1. 2． 電壓互感器 (1)構(gòu)造 ： 小型降壓變壓器 ， 如圖 3 甲所示 ． (2)接法 ： 原線圈并聯(lián)在高壓電路中 ， 副線圈上接入交流電壓表 ； 為了安全 ， 電壓互感器的鐵殼和副線圈應(yīng)接地 ． (3)作用 ： 將高電壓變成低電壓 ， 通過(guò)測(cè)量低電壓 ， 計(jì)算出高壓電路中的電壓 ． 圖 3 3． 電流互感器 (1)構(gòu)造 ： 小型升壓變壓器 ， 如圖乙所示 ． (2)接法 ： 原線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中 ， 副線圈上接入交流電流表 ； 如果被測(cè)電路是高壓電路 ， 為了安全 ， 電流互感器的外殼和副線圈應(yīng)接地 ． (3)作用 ： 將大電流變成小電流 ， 通過(guò)測(cè)量小 電流 ， 計(jì)算出被測(cè)電路中的大電流 ． 四、理想變壓器中各量的制約關(guān)系和動(dòng)態(tài)分析 1． 變壓器工作時(shí)的制約關(guān)系 (1)電壓制約 ： 當(dāng)變壓器原 、 副線圈的匝數(shù)比 (n1n2)一定時(shí) ， 輸入電壓 U1決定輸出電壓 U2，即 U2＝ n2U1n1. (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(dāng)變壓器原 、 副線圈的匝數(shù)比 (n1n2)一定 ， 且輸入電壓 U1 確定時(shí) ， 副線圈中的輸出電流 I2決定原線圈中的電流 I1， 即 I1＝ n2I2n1. 2． 對(duì)理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見情況 (1)原 、 副線圈匝數(shù)比不變 ， 負(fù)載電阻變化 ， 進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是 R→ I2→ P 出 → P 入 → I1； (2)負(fù)載電阻不變 ， 匝數(shù)比變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是 n n2→ U2→ I2→ P 出 → P 入 → I1. 一、對(duì)變壓器的原理的理解 例 1 關(guān)于理想變壓器的工作原理 ， 以下說(shuō)法正確的是 ( ) A． 通過(guò)正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變 B． 穿過(guò)原 、 副線圈的磁通量在任何時(shí)候都相等 C． 穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D． 原線圈中的電流通過(guò)鐵心流到了副線圈 解析 B∝ I，由于面積 S 不變，故 Φ∝ I， A 錯(cuò)誤．因理想變壓器無(wú)漏磁，故 B、 C 正確．原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，故 D 錯(cuò)． 答案 BC 二、理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用 例 2 理想變壓器連接電路如圖 4 甲所示 ， 已知原 、 副線圈匝 數(shù)比為 10∶ 1， 當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時(shí) ， 電流表讀數(shù)為 2 A， 則 ( ) 圖 4 A． 電壓表讀數(shù)為 282 V B． 電壓表讀數(shù)為 V C． 輸入功率為 W D． 輸入功率為 40 W 解析 由題圖乙可知， Um＝ 282 V，則輸入電壓有效值 U1＝ Um2≈ 200 V． 根據(jù) U1U2＝ n1n2知，U2＝ 20 V，再根據(jù) I1I2＝ n2n1知， I1＝ A，輸入功率 P＝ U1I1＝ 40 W，故 A、 B、 C 錯(cuò)， D正確 ． 答案 D 三、常見的變壓器 例 3 普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流 ， 通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接 ， 圖 5中電流互感器 ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少 ， 工作時(shí)電流為 Iab， cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多 ， 工作時(shí)電流為 Icd， 為了使電流表能正常工作 ， 則 ( ) 圖 5 A． ab接 MN、 cd接 PQ， IabIcd B． ab接 MN、 cd接 PQ， IabIcd C． ab接 PQ、 cd接 MN， IabIcd D． ab接 PQ， cd接 MN， IabIcd 答案 B 解析 根據(jù)單一副線圈的理想變壓器原理，電流比值等于匝數(shù)比的倒數(shù)，可得 ab 接 MN、 cd接 PQ， IabIcd，故 B 正確． 四、理想變壓器中的動(dòng)態(tài)分析 例 4 如圖 6 所示為一理想變壓器 ， K為單刀雙擲開關(guān) ， P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭 ，U1為加在 原線圈兩端的交變電壓 ， I1為原線圈中的電流 ， 則 ( ) 圖 6 A． 保持 U1及 P的位置不變 ， K 由 a扳向 b時(shí) ， I1將增大 B． 保持 U1及 P的位置不變 ， K 由 b扳向 a時(shí) ， R消耗功率減小 C． 保持 U1不變 ， K 接在 a處 ， 使 P上滑 ， I1將增大 D． 保持 P的位置不變 ， K 接在 a處 ， 若 U1增大 ， I1將增大 解析 保持 U1及 P 的位置不變， K 由 a 扳向 b 時(shí)， n1減小， n2n1增大，由 U2＝ n2n1U1知U2變大，則輸出電流 I2增大，輸出 功率增大，輸入功率也增大，由 P1＝ U1I1知， I1增大， A正確 ． 同理， K若由 b扳向 a， R消耗功率將減小， B正確 ． U1不變， K接在 a處，使 P上滑時(shí)， I
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