資源簡介

3.3變壓器
【學習目標】
1.知道變壓器的工作原理。
2.掌握理想變壓器的原、副線圈的電壓與匝數的關系。
3、能應用理想變壓器的功率關系分析電流關系并解決基本問題。
【重點難點】
1.理解理想變壓器的制約關系。
2.掌握理想變壓器動態分析的方法。
3.理解變壓器副線圈的連接問題。
【預習問題】
一、變壓器的原理
1．變壓器的構造
變壓器的工作原理及存在的能量轉化
3.變壓器的作用：
4.理想變壓器的特點：
【課堂學習過程】
任務一：1.利用學過的法拉第電磁感應定律理論推導變壓器原副線圈兩端電壓關系？
電流的關系？
2.變壓器電壓、電流、功率的決定關系：
拓展：若有多個副線圈，電壓，電流關系又如何？
例：一理想變壓器原、副線圈匝數之比，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓如圖所示。副線圈僅接入一個R=10 Ω的電阻，則
(1)變壓器的輸出電壓的峰值；
(2)交流電壓表的示數；
(3)電阻R的熱功率；
(4)原線圈的電流；
(5)變壓器的輸入功率。
任務二：認識幾種常見的變壓器，并說明其工作原理？
1．自耦變壓器
如圖所示，鐵芯上只繞一個線圈，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。
規律：自耦變壓器只有一個線圈，每匝線圈產生的電動勢E＝相同，故＝成立。
2．互感器
電壓互感器 電流互感器
原理圖
原線圈的連接 并聯在待測電路中 串聯在待測電路中
副線圈的連接 連接電壓表 連接電流表
互感器的作用 將 電壓變為 電壓 將 電流變成 電流
利用的關系式 ＝ I1n1＝I2n2
跟蹤訓練
1.(多選) 理想變壓器原、副線圈接有額定功率相同的燈泡。當輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時，兩個燈泡正常發光。(　　)
A.原、副線圈匝數比為9∶1
B.原、副線圈匝數比為11∶1
C.此時a和b的電功率之比為1∶9
D.此時a和b的電功率之比為1∶1
2.理想變壓器原線圈匝數匝，副線圈的匝數分別為匝和匝，
L1是“6 V　2 W”的小燈泡，L2是“12 V　4 W”的小燈泡。當原線圈接上交變電壓時，
L1、L2都正常發光，原線圈中的電流為（ ）
3.一自耦變壓器如圖所示，在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動觸頭從M點順時針旋轉到N點的過程中（ ）
4.交流發電機的簡化結構如圖所示，兩磁極間產生的磁場可近似為勻強磁場。已知水平勻強磁場的磁感應強度大小，矩形線框ABCD共100匝，面積,電阻不計。線框繞垂直于磁場的轉軸 以角速度勻速轉動，通過熔斷電流(有效值)為10A的保險絲與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220V 20W”的燈泡，下列說法正確的是 （ ）
A.若燈泡正常發光，通過保險絲的電流為0.2A
B.為使燈泡正常發光，變壓器原、副線圈的匝數之比為20:11
C.線框平面與磁場方向垂直時，穿過線框的磁通量為
D.線框中產生的感應電動勢的有效值為
5.如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數比,和(A)均為理想電表,燈泡電阻飛,AB兩端電壓(V).下列說法正確的是 ( )
A.電流頻率為 100 Hz
B.電壓表的讀數為 24 V
C.電流表的讀數為 0.5 A
D.變壓器輸入功率為6W
變壓器的的動態分析
【問題探究】
如圖所示,M為理想變壓器,電表均可視為理想表,接線柱a、接路端電壓u=311sin(314t)V的正弦交流電源，當滑動變阻器的滑片P向上滑動時，各電壓的示數如何變化
例1.如圖所示，理想變壓器原線圈接在u＝Umsin(ωt＋φ)的交流電源上，副線圈接三個阻值相同的電阻R，不計電表內電阻影響。閉合開關S后(　　)
A．電流表A2的示數減小
B．電壓表V1的示數減小
C．電壓表V2的示數不變
D．電流表A1的示數不變
跟蹤訓練：
1..如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數比為1：5，原線圈兩端的交變電壓為u＝20sin 100π V，氖泡在兩端電壓達到100 V時開始發光，下列說法正確的是(　　)
A．開關接通后，氖泡不會發光
B．開關接通后，電壓表的示數為100 V
C．開關斷開后，電壓表的示數變大
D．滑動觸頭P向下移動，燈L可能恢復到原來的亮度
2.(多選)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數可以通過滑動觸頭Q來調節，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭。在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則(　　)
A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數變大
B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數變小
C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數變大
D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數變小
3.如圖所示為理想自耦變壓器與負載連接的電路，原線圈輸入交流電的電壓恒定不變。現閉合開關S，電動機M開始工作，則(　　)
A．閉合S后，副線圈輸出電壓增大
B．閉合S后，電阻R兩端的電壓減小
C．閉合S后，原線圈輸入功率減小
D．開關斷開后，變壓器的輸入功率變大

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