人教版選修32 變壓器 第1課時 學案.docx

變壓器遠距離輸電一、變壓器原理1構(gòu)造和原理(如圖所示)(1)主要構(gòu)造：由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成(2)工作原理：電磁感應(yīng)的互感現(xiàn)象2理解變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：p入p出(2)電壓關(guān)系：，若n1n2，為降壓變壓器，若n1n2，為升壓變壓器(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時，；有多個副線圈時，u1i1u2i2u3i3unin. 自我診斷1判斷正誤(1)變壓器不但可以改變交流電壓，也可以改變直流電壓()(2)變壓器只能使交變電流的電壓減小()(3)高壓輸電的目的是增大輸電的電流()(4)在輸送電壓一定時，輸送的電功率越大，輸送過程中損失的功率越小()(5)變壓器原線圈中的電流由副線圈中的電流決定()(6)高壓輸電可以減少輸電線路上的電能損失，且輸電線路上電壓越高越好()2(多選)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()a通過正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變b穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等c穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢d原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈解析：選bc.理想變壓器沒有漏磁現(xiàn)象，故原、副線圈產(chǎn)生的磁通量任何時候都相等，且隨時間而改變，使副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而不是電流流到副線圈，綜合上述選項b、c正確3一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 v交變電壓改為110 v，已知變壓器原線圈匝數(shù)為800，則副線圈匝數(shù)為()a200b400c1 600 d3 200解析：選b.理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即，解得n2n1400，選項b正確4 (多選)為了監(jiān)測變電站向外輸電情況，要在變電站安裝互感器，其接線如圖所示兩變壓器匝數(shù)分別為n1、n2和n3、n4，a和b是交流電表則()an1n2bn3n4ca為交流電流表，b為交流電壓表da為交流電壓表，b為交流電流表解析：選ad.電壓互感器并聯(lián)在電路中，電流互感器串聯(lián)在電路中，故a為交流電壓表，b為交流電流表，選項c錯誤，d正確；含電壓互感器電路中是強電壓，通過變壓器變成弱電壓，用電壓表測量，因為電壓之比等于線圈匝數(shù)之比，所以n1n2，選項a正確；含電流互感器的電路中是強電流，通過變壓器變成弱電流，用電流表測量，因為電流之比等于線圈匝數(shù)的倒數(shù)之比，所以n3n4，選項b錯誤5如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖發(fā)電廠的輸出電壓是u，用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電，輸電線路中的電流是i1，其末端間的電壓為u1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器，流入用戶端的電流為i2.則()a用戶端的電壓為b輸電線上的電壓降為uc理想變壓器的輸入功率為ird輸電線路上損失的電功率為i1u解析：選a.變壓器輸入功率等于輸出功率，由i1u1i2u2解得，u2，選項a正確；輸電線上的電壓降為uu1，選項b錯誤；理想變壓器的輸入功率為i1u1，輸電線的損失功率為ir，選項c、d錯誤理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用1理想變壓器的基本特點(1)無漏磁，故原、副線圈中的、相同(2)線圈無電阻，因此無電壓降，uen.(3)根據(jù)得，套在同一鐵芯上的線圈，無論是原線圈，還是副線圈，該比例都成立，則有2理想變壓器的基本關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即p入p出電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，即，與副線圈的個數(shù)無關(guān)電流關(guān)系只有一個副線圈時：有多個副線圈時：由p入p出得u1i1u2i2u3i3unin或i1n1i2n2i3n3innn.頻率關(guān)系f1f2，變壓器不改變交流電的頻率典例 (多選)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當輸入電壓u為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光下列說法正確的是()a原、副線圈匝數(shù)比為91b原、副線圈匝數(shù)比為19c此時a和b的電功率之比為91d此時a和b的電功率之比為19解析設(shè)燈泡的額定電壓為u0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的電壓為9u0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為91，選項a正確，選項b錯誤；由9u0iau0ib得，流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍，根據(jù)pui，a、b燈泡的電功率之比為19，選項c錯誤，選項d正確答案ad理想變壓器問題三點應(yīng)牢記(1)熟記兩個基本公式：，即對同一變壓器的任意兩個線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比p入p出，即無論有幾個副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于輸出功率之和(2)原、副線圈中通過每匝線圈磁通量的變化率相等(3)原、副線圈中電流變化規(guī)律一樣，電流的周期、頻率一樣1自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 v的交流電源上當變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負載r上的功率為2.0 kw.設(shè)此時原線圈中電流有效值為i1，負載兩端電壓的有效值為u2，且變壓器是理想的，則u2和i1分別約為()a380 v和5.3 ab380 v和9.1 ac240 v和5.3 a d240 v和9.1 a解析：選b.當變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，由得u2u1220 v380 v，由p1p2，p1u1i1，p2u2i2，得i1 a9.1 a，選項b正確2一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為31，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 v的正弦交流電源上，如圖所示，設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為u，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則()au66 v，kbu22 v，kcu66 v，k du22 v，k解析：選a.設(shè)原、副線圈中的電流分別為i1、i2，則，故k.設(shè)原線圈兩端的電壓為u1，則，故u13u，而原線圈上電阻分擔的電壓為u，故3u220 v，解得u66 v選項a正確3 (多選)如圖所示，將額定電壓為60 v的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上閉合開關(guān)s后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 v和2.2 a以下判斷正確的是()a變壓器輸入功率為484 wb通過原線圈的電流的有效值為0.6 ac通過副線圈的電流的最大值為2.2 ad變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113解析：選bd.輸入功率p1p2i2u22.260 w132 w，a錯誤原線圈的電流i10.6 a，b正確副線圈的電流最大值i2mi22.2 a，c錯誤變壓器原、副線圈匝數(shù)比，d正確理想變壓器的動態(tài)分析常見的理想變壓器的動態(tài)分析一般分匝數(shù)比不變和負載電阻不變兩種情況1匝數(shù)比不變的情況(如圖甲所示)(1)u1不變，根據(jù)，輸入電壓u1決定輸出電壓u2，不論負載電阻r如何變化，u2不變(2)當負載電阻發(fā)生變化時，i2變化，輸出電流i2決定輸入電流i1，故i1發(fā)生變化(3)i2變化引起p2變化，p1p2，故p1發(fā)生變化不變，負載r變化改變，負載r不變圖甲圖乙2負載電阻不變的情況(如圖乙所示)(1)u1不變，發(fā)生變化，故u2變化(2)r不變，u2變化，故i2發(fā)生變化(3)根據(jù)p2，p2發(fā)生變化，再根據(jù)p1p2，故p1變化，p1u1i1，u1不變，故i1發(fā)生變化1一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻r1、r2和r3的阻值分別為3 、1 和4 ，a為理想交流電流表，u為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定當開關(guān)s斷開時，電流表的示數(shù)為i；當s閉合時，電流表的示數(shù)為4i.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()a2b3c4 d5解析：選b.設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器匝數(shù)比與電流成反比的關(guān)系，則原線圈電流為i時，副線圈電流為ki；原線圈電流為4i時，副線圈電流為4ki.根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得uii2r1(ki)2(r2r3)4ui(4i)2r1(4ki)2r2聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k3選項b正確2 (多選)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2101，b是原線圈的中心抽頭，s為單刀雙擲開關(guān)，定值電阻r10 .從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說法中正確的是()a當s與a連接后，理想電流表的示數(shù)為2.2 ab當s與a連接后，t0.01 s時理想電流表示數(shù)為零c當s由a撥到b后，原線圈的輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍d由s由a撥到b后，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 hz解析：選ac.s與a連接后，由，又知u1 v220 v，得u222 v，則理想電壓表的示數(shù)為22 v，又知定值電阻r10 ，可得理想電流表示數(shù)為i2.2 a，a正確，b錯誤s由a撥到b后，n1n251，則u1u251，得u22u2，據(jù)p得功率變?yōu)樵瓉淼?倍，c正確變壓器輸出電壓頻率不變，仍為50 hz，d錯誤3(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(shù)可以通過滑動觸頭q來調(diào)節(jié)，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(shù)變大b保持q的位置不動，將p向上滑動時，電流表讀數(shù)變小c保持p的位置不動，將q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大d保持p的位置不動，將q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小解析：選bc.保持q的位置不動，則u2不變，將p向上滑動時，r接入電路的電阻變大，根據(jù)i2知，i2變小，由得i1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項a錯誤、選項b正確；保持p的位置不動，將q向上滑動時，u2變大，則根據(jù)p2知副線圈輸出功率變大，由p1p2知，變壓器原線圈輸入功率p1變大，而p1i1u，輸入電壓u一定，i1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項c正確、選項d錯誤4 (多選)如圖所示，理想變壓器原線圈a、b兩端接正弦交變電壓u，u220sin 100t(v)，電壓表v接在副線圈c、d兩端(不計導線電阻)，則當滑動變阻器滑片向右滑動時()a電壓表示數(shù)不變b電流表a2的示數(shù)始終為0c若滑動變阻器的滑片不動，僅改變u，使u220 sin 200t(v)，則電流表a1的示數(shù)增大d若滑動變阻器的滑片不動，僅改變u，使u220 sin 200t(v)，則電流表a1的示數(shù)減小解析：選ac.電壓