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2019-2020年高中物理 變壓器2教案 人教版第二冊 一、教學(xué)目的 l、鞏固基礎(chǔ)知識，進(jìn)一步理解變壓器 2、培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力 二、教學(xué)重點(diǎn)：鞏固基礎(chǔ)知識，進(jìn)一步理解變壓器 三、教學(xué)難點(diǎn)：培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力 四、教學(xué)方法：復(fù)習(xí)提問、講練結(jié)合 五、課時(shí)安排：1課時(shí) 六、教學(xué)過程： （一）基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí) 1．變壓器的構(gòu)造：原線圈、副線圈、鐵心 2．變壓器的工作原理 在原、副線圈上由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。 3．理想變壓器 磁通量全部集中在鐵心內(nèi)，變壓器沒有能量損失，輸入功率等于輸出功率。 4．理想變壓器電壓跟匝數(shù)的關(guān)系： U1/U2= n1/n2 說明：對理想變壓器各線圈上電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系，不僅適用于原、副圈只有一個(gè)的情況，而且適用于多個(gè)副線圈的情況。即有=……。這是因?yàn)槔硐胱儔浩鞯拇磐咳考性阼F心內(nèi)。因此穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，每匝線圈產(chǎn)生相同的電動勢，因此每組線圈的電動勢與匝數(shù)成正比。在線圈內(nèi)阻不計(jì)的情況下，每組線圈兩端的電壓即等于電動勢，故每組電壓都與匝數(shù)成正比。 5．理想變壓器電流跟匝數(shù)的關(guān)系 I1/I2= n2/n1 （適用于只有一個(gè)副線圈的變壓器） 說明：原副線圈電流和匝數(shù)成反比的關(guān)系只適用于原副線圈各有一個(gè)的情況，一旦有多個(gè)副線圈時(shí)，反比關(guān)系即不適用了，可根據(jù)輸入功率與輸出功率相等的關(guān)系推導(dǎo)出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根據(jù)U2=U1， U3=U1 ， U4=U4……可得出： n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+…… 6．注意事項(xiàng) （1）當(dāng)變壓器原副線圈匝數(shù)比()確定以后，其輸出電壓U2是由輸入電壓U1決定的(即U2=U1)但若副線圈上沒有負(fù)載 ， 副線圈電流為零輸出功率為零 ， 則輸入 功率為零，原線圈電流也為零，只有副線圈接入一定負(fù)載，有了一定的電流，即有了一定的輸出功率，原線圈上才有了相應(yīng)的電流（I1=I2），同時(shí)有了相等的輸入功率，（P入=P出）所以說：變壓器上的電壓是由原線圈決定的，而電流和功率是由副線圈上的負(fù)載來決定的。 （二）例題精講 圖1 【例1】如圖1所示，理想變壓器鐵芯上繞有A、B、C三個(gè)線圈，匝數(shù)比為nA∶nB∶nC=4∶2∶1，在線圈B和C的兩端各接一個(gè)相同的電阻R，當(dāng)線圈A與交流電源連通時(shí)，交流電流表A2的示數(shù)為I0，則交流電表A1的讀數(shù)為_______________I0 。 【分析與解】此題如果輕易用電流強(qiáng)度與匝數(shù)成反比的關(guān)系來解，即得出IA=0.5I0就錯(cuò)了。應(yīng)該注意到變壓器副線圈有多組，電流反比關(guān)系不成立，但電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系還是成立的，應(yīng)先根據(jù)這一關(guān)系求出C組線圈電壓，再根據(jù)R相等的條件求出C組電流，由和，得IC=0.5I0 .　此后利用關(guān)系式 　 nA IA=nB nB +nC nC 圖2 即 4IA=2I0+10.5I0 得IA=0.625I0 【例2】如圖2所示電路中要使電流表讀數(shù)變大，可采用的方法有 （ ） A .將R上的滑片向上移動. B . 將R上的滑片向下移動. C .將電鍵S由1擲向2 C . 將電鍵S由1擲向3 【分析與解】在輸入 電壓和匝數(shù)比一定的情況下，輸出電壓U2是一定的，當(dāng)R減小時(shí)，由I=可知電流表讀數(shù)變大，故應(yīng)向下移動，(B)正確.在輸入電壓U1一定的條件下，減小匝數(shù)比，則輸出電壓U2增大，（U2=U1），故電流強(qiáng)度增大，應(yīng)擲向2 (C)正確，所以正確的答案是（B、C） 【例3】將電阻R1和R2如圖3甲所示接在變壓器上，變壓器原線圈接在電壓恒為U的交流電源上，R1和R2上的電功率之比為2：1，若其它條件不變，只將R1和R2改成如圖乙接法，R1和R2上的功率之比為1：8。若甲圖中原線圈電流為I1，乙圖中原線圈電流為I2，求：（1）兩組副線圈的匝數(shù)之比；（2）I1和I2之比。 【分析與解】：（1）甲圖中R1和R2串聯(lián)，電流相同，功率與電阻成正比，所以有 R1=2R2……（1） 設(shè)三組線圈的匝數(shù)分別是n1 ，n2 ，n3，兩組副線圈上的電壓分別是U2和U3，易得 圖3 U2=U U3=U 乙圖中R1和R2上的功率之比為1∶8 即 8 ……（2） 聯(lián)列（1）式和（2）式解得 = （2）設(shè)甲圖中輸出功率為P1，則P1=（）2/（R1+R2） 設(shè)乙圖中輸出 功率為P2，則P2=（）2/R1+（）2/R2 以R1=2R2，n3=2n2代入，可得： 。由于輸入功率等于輸出功率，所以甲、乙兩圖中輸入功率之比也為，根據(jù)P=IU，電壓恒定，所以兩圖中電流之比I1：I2=2：3 【例4】發(fā)電廠輸出的交流電壓為2.2萬伏，輸送功率為2.2106瓦，現(xiàn)在用戶處安裝一降壓變壓器，用戶的電壓為220伏，發(fā)電廠到變壓器間的輸電導(dǎo)線總電阻為22歐，求，(1)輸電導(dǎo)線上損失的電功率;(2)變壓器原副線圈匝數(shù)之比。 【分析與解】（1）應(yīng)先求出輸送電流，由線=P總/U總=2.2106 2.2104=100(A) 則損失功率為P損=I線2R線=100222=2.2105 (w) (2)變壓器原線圈電壓U1為：U1=U總-U線= U總- I線R線=2.2104-10022=19800(V) 所以原副線圈匝數(shù)比=19800/220=90. （三）鞏固練習(xí) 圖1 1 .如圖1所示，變壓器輸入交變電壓U一定，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)為n2和n3，把一電阻先后接在a、b間和c、d 間時(shí)，安培表的示數(shù)分別為I和I’，則I：I’為（ ） A .n22 ，n32 B .， C . n2 ，n3 D . n32 ，n22 圖2 2 .有一個(gè)理想變壓器，原線圈1200匝，副線圈400匝，現(xiàn)在副線圈上接一個(gè)變阻器R，如圖2所示，則下列說法中正確的是 ( ) A．安培表A1與A2的示數(shù)之比為3，1 B．伏特表V1與V2的示數(shù)之比為3，1 C．當(dāng)變阻器滑動頭向下移動時(shí)，原線圈的輸入功率將增加 D．原、副線圈的功率之比為3，1 圖3 3．如圖3，一理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為4，1，圖中五只電燈完全相同，若B、C、D、E都能正常發(fā)光，則A燈 （ ） A．一定能正常發(fā)光 B．比正常發(fā)光暗 C．比正常發(fā)光亮 D．一定被燒壞 4 .在某交流電路中，有一正在工作的變壓器，原副線圈匝數(shù)分別為n1=600，n2=120，電源電壓U1=220V，原線圈中串聯(lián)一個(gè)0.2A的保險(xiǎn)絲，為了保證保險(xiǎn)絲不被燒壞，則( ) A .負(fù)載功率不超過44w B .副線圈電流最大值不能超過1A C . 副線圈電流有效值不能超過1A D .副線圈電流有效值不能超過0.2A 圖4 5 .如圖4所示，一理想變壓器的原副線圈分別由雙線圈 ab和cd（匝數(shù)都為n1）、ef和gh（匝數(shù)都為n2）組成，用I1和U1表示輸入電流和電壓，I2和U2表示輸出電流和電壓。在下列四種連接法中，符合關(guān)系U1/U2=n1/n2 ， I1/I2=n2/n1的有 A .a與c相連， b與d相連作為輸入端; e與g相連、f與h相連作為輸出端 B . a與c相連， b與d相連作為輸入端; f與g相連、以e、h為輸出端 C . b與c相連， 以a與d為輸入端; f與g相連，以e、h為輸出端 D . b與c相連，以 a、d為輸入端; e與g相連、f與h相連作為輸出端 6 .如圖5所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為4，1，平行金屬導(dǎo)軌與原線圈相連，當(dāng)導(dǎo)體ab在勻強(qiáng)磁場中勻速運(yùn)動時(shí)，電流表A1示數(shù)為12mA，則電流表A2示數(shù)為______mA。 圖6 7 . 用1萬伏高壓輸送100千瓦的電功率，在輸電線上損失2%的電功率，則輸電線的電阻是___________歐姆，如果把輸送電壓降低一半，則輸電線上損失功率將占輸送功率的___%。 8．如圖6所示，理想變壓器和三個(gè)定值電阻R1、R2和R3接在交流電源上，R1=R3，若R1、R2和R3上的電功率相等，則R1：R2=_____________，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為__________. 圖7 9．有一理想變壓器在其原線圈上串一熔斷電流為I0=1A的保險(xiǎn)絲后接到220V交流電源上，副線圈接一可變電阻R作為負(fù)載，如圖7所示，已知原、副線圈的匝數(shù)比n1，n2=5，1，問了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的取值范圍如何？ 10．一臺理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10，1，原線圈接U=100sin100πtV的交變電壓，副線圈兩端用導(dǎo)線接規(guī)格為“6V，12W”的小燈，已知導(dǎo)線總電阻r=0.5Ω，試求：副線圈應(yīng)接幾盞小燈？這些小燈又如何連接才能使這些小燈都正常發(fā)光？ 【答案與提示】 1．（A）（提示：先求電壓比）2．（B）（C）3．（A）（提示：看電流是否相等） 4．（A）（C）5．（A）（C）（提示：注意連接后線圈的繞向是相同還是相反） 6． 0 (提示：原線圈上是恒定電壓) 7． 20 8 8． 1，4 2，1 （提示：R3功率即輸出功率， 應(yīng)等于輸入功率 。因?yàn)椋视性€圈上功率與R2功率相等，它們電壓相同，所以R2上電流與原線圈電流相等） 9．大于8.8Ω 10．4盞，并聯(lián) （四）布置作業(yè)：完成上面的鞏固練習(xí)題