2018版第3章3.2變壓器為什么能改變電壓3.3電能的開發(fā)與利用

1、32變壓器為什么能改變電壓33電能的開發(fā)與利用學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.知道變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器2掌握變壓器的工作原理及互感現(xiàn)象(難點)3掌握理想變壓器匝數(shù)與電壓、電流的關(guān)系，并能用它解決基本問題(重點、難點)4知道電能的優(yōu)點及發(fā)展前景.變 壓 器1用途變壓器是改變交流電壓的設(shè)備2結(jié)構(gòu)變壓器主要由閉合的鐵心和繞在鐵心上的兩個或兩個以上的線圈組成，如圖321所示圖3213兩組概念(1)原線圈與副線圈原線圈：與電源相連的線圈(也叫初級線圈)，匝數(shù)用n1表示副線圈：與負(fù)載相連的線圈(也叫次級線圈)，匝數(shù)用n2表示(2)輸入電壓與輸出電壓輸入電壓：原線圈兩端的電壓，用符號U1表示輸出電

2、壓：副線圈兩端的電壓，用符號U2表示4常見的變壓器(1)電力變壓器：用于電能輸送，有升壓變壓器，也有降壓變壓器，一般功率較大(2)自耦變壓器：只有一個線圈，線圈的起始端既是原線圈的一端，也是副線圈的一端線圈上有一邊刮去了絕緣漆，當(dāng)金屬觸頭沿此邊滑動時，就改變了副線圈的匝數(shù)，從而改變了輸出電壓(3)互感器：是一種變壓器，有電壓互感器和電流互感器，用于測量高電壓和大電流(4)電源變壓器：用于將220 V電壓轉(zhuǎn)換成所需要的低壓直流電1變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)()2變壓器不能改變恒定電流的電壓()3變壓器能改變交變電流的電壓、電流，也能改變頻率()能否去掉變壓器的閉合鐵心？【提示】不能變壓器的閉合鐵

3、心起導(dǎo)磁作用，如果沒有鐵心，原線圈電流產(chǎn)生的磁通量只有少量通過副線圈，會有大量的能量損失，變壓器效率會很低故變壓器的鐵心不可缺少如圖322所示，是理想變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號結(jié)構(gòu)示意圖電路符號圖322探討1：由圖可知，變壓器的原、副線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，副線圈卻能輸出電流，這是什么原因？【提示】互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以盡管兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出電流恒定不變的電流不能產(chǎn)生變化的磁場，不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件，所以變壓器不能夠改變恒定電流的

4、電壓探討2：變壓器能改變交流電的頻率嗎？【提示】變壓器在工作時，原、副線圈磁通量的變化情況相同，所以變壓器不能改變交流電的頻率1理想變壓器 (1)沒有漏磁(磁感線全部集中在鐵芯中)(2)沒有能量損失，即鐵芯中無內(nèi)能產(chǎn)生，線圈中無內(nèi)能產(chǎn)生(線圈電阻忽略不計). 2理想變壓器的“兩不改變”與“兩改變”(1)兩不改變： 不改變功率理想變壓器不計銅損、鐵損與漏磁，所以輸入功率等于輸出功率，P入P出當(dāng)副線圈為斷路時，原線圈的輸入功率為零不改變頻率在原線圈中接上周期性變化的電流，在副線圈中會激發(fā)出同頻率的交變電源(2)兩改變：改變電壓改變電流3兩類互感器的特點及電路連接方式(1)互感器本質(zhì)上是變壓器，互感

5、現(xiàn)象在其工作原理的基礎(chǔ)上，將互感器分為電壓互感器和電流互感器(2)電壓互感器和電流互感器的比較 電壓互感器電流互感器原線圈的連接原線圈并聯(lián)在高壓電路中原線圈串聯(lián)在待測高電流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高電壓變?yōu)榈碗妷?將大電流變?yōu)樾‰娏?結(jié)合匝數(shù)比可計算出的結(jié)果高壓電路的電壓 大電流電路的電流 原理圖1一個正常工作的理想變壓器的原、副線圈中，下列的哪個物理量不一定相等()A交流電的頻率B電流的有效值C電功率 D磁通量的變化率【解析】一個正常工作的理想變壓器，原、副線圈的磁通量的變化率，交流電的頻率、電功率均相等，而電流的有效值不一定相等，故選B.【答案】B2關(guān)于理想變壓

6、器的工作原理，以下說法正確的是()A通有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不相等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】通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場是變化的，由于面積S不變，故磁通量變化，A錯誤；因理想變壓器無漏磁，故B錯誤；由互感現(xiàn)象知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，原副線圈通過磁場聯(lián)系在一起，故D錯誤【答案】C3在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器如下四個圖中，能正確反映工作原理的是()A B C D【解析】電流互感器應(yīng)串聯(lián)在高壓電路中，屬于升

7、壓變壓器，故A正確【答案】A(1)理想變壓器是一種理想化模型，自身不損耗任何能量.(2)電壓互感器應(yīng)并聯(lián)在電路中，而電流互感器應(yīng)串聯(lián)在電路中.探究變壓器原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系1電壓與匝數(shù)的關(guān)系(1)電壓與匝數(shù)的關(guān)系：原、副線圈的電壓之比，等于兩個線圈的匝數(shù)之比，即.(2)兩類變壓器：副線圈的電壓比原線圈電壓低的變壓器叫降壓變壓器；副線圈的電壓比原線圈電壓高的變壓器叫升壓變壓器2電流關(guān)系和功率關(guān)系(1)電流與匝數(shù)關(guān)系：原、副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比，即.(2)功率關(guān)系：變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P1P2.1理解變壓器能改變交流電壓、交流電流，但功率不變()2理想變壓器原、副

8、線圈電流之比等于匝數(shù)之比()3理想變壓器原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比()根據(jù)變壓器兩個線圈匝數(shù)的多少，如何區(qū)分哪是高壓線圈？哪是低壓線圈？【提示】變壓器的電壓與原、副線圈匝數(shù)的關(guān)系可知，匝數(shù)多的為高壓線圈，匝數(shù)少的為低壓線圈如圖323所示，為一理想變壓器、匝數(shù)分別為n1、n2.圖323探討1：若此變壓器為一降壓變壓器，且n1為原線圈，則n1、n2的大小關(guān)系如何？【提示】n1n2探討2：原、副線圈磁通量的變化率大小關(guān)系如何？原、副線圈感應(yīng)電動勢大小存在怎樣的關(guān)系？【提示】原、副線圈磁通量的變化率大小相等，由E1n1，E2n2可知，.1理想變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系規(guī)律表示依據(jù)備注電壓關(guān)系En

9、適用于一個原線圈、一個副線圈的情況適用于一個原線圈和多個副線圈的情況功率關(guān)系P入P出能量守恒適用于理想變壓器電流關(guān)系U1I1U2I2適用于一個原線圈、一個副線圈的情況n1I1n2I2n3I3U1I1U2I2U3I3適用于一個原線圈多個副線圈的情況2.變壓器工作時的制約關(guān)系(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比()一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2.(2)功率制約：P出決定P入，P出增大時，P入也隨之增大；P出減小時，P入也隨之減?。籔出為0，P入也為0.(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比()一定時，且輸入電壓U1確定，副線圈中輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1.3

10、對理想變壓器進行動態(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，進行動態(tài)分析的順序是RI2P出P入I1；(2)負(fù)載電阻不變，匝數(shù)比變化，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P出P入I1.4一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 V交變電流改變?yōu)?10 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】根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，得n2400，選項B正確【答案】B5(多選)如圖324所示為一含理想變壓器的電路圖，S為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1為原線圈中的電流，

11、則()圖324A保持U1及P的位置不變，S由a扳向b時，I1將增大B保持U1及P的位置不變，S由b扳向a時，R消耗功率增大C保持U1不變，S接在a處，使P上滑，I1將增大D保持P的位置不變，S接在a處，若U1增大，I1將增大【解析】保持U1及P的位置不變，S由a扳向b時，n1減小，增大，則U2U1，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P1U1I1知，I1增大，A正確；同理，S若由b扳向a，R消耗功率將減小，B錯誤；U1不變，S接在a處，使P上滑時，I2減小，I1也減小，故C錯；保持P的位置不變，S接在a處，使若U1增大，則U2也增大，即I2增大，由I1I2知，I1也

12、應(yīng)增大，故D正確【答案】AD6收音機的變壓器的初級線圈有1210匝，接在U1220 V的交流電源上，變壓器有兩個次級線圈次級線圈的匝數(shù)為35匝，次級線圈的匝數(shù)是1 925匝如果不計變壓器自身的能量消耗，當(dāng)變壓器工作時，線圈的電流是0.3 A時，初級線圈的電流I10.114 A求線圈中的電流和輸出電壓(電流的計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)【解析】U2U1220 V6.36 V.U3U1220 V350 V.不計變壓器自身的能量消耗，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律P1P2P3，I1U1I2U2I3U3，I30.066 2 A.【答案】0.066 2 A350 V理想變壓器動態(tài)問題的處理方法1首先抓住三個決定原則

13、：輸入電壓U1決定輸出電壓U2；輸出電流I2決定輸入電流I1；輸出功率P2決定輸入功率P1.2把副線圈當(dāng)作電源，研究副線圈電路電阻變化3根據(jù)閉合電路的歐姆定律，判定副線圈電流的變化、功率的變化電 能 的 開 發(fā) 和 利 用1電能能源家族的天之驕子(1)電能與其他形式的能之間容易轉(zhuǎn)換(2)可以集中生產(chǎn)，便于輸送和分配，易于控制與管理(3)電能的轉(zhuǎn)換效率高2我國電能開發(fā)利用現(xiàn)狀(1)火力發(fā)電為主，發(fā)電量占總發(fā)電量的71%；火力發(fā)電污染嚴(yán)重，而且所用煤是一次性能源，不能再生；(2)水力發(fā)電占總發(fā)電量的24.1%；水力發(fā)電幾乎沒有污染，而且水力是可再生能源，但受地域限制3電能開發(fā)與利用的前景(1)目前，世界各國基本上是以火力發(fā)電和水力發(fā)電為主火力發(fā)電要大量消耗煤炭等不可能再生能源，而且放出的二氧化碳和煙塵影響空氣質(zhì)量，形成的酸雨會損害生物的生長發(fā)育(2)太陽能是一種理想的能源利用太陽能發(fā)電衛(wèi)生干凈，不產(chǎn)生公害目前利用太陽能發(fā)電的途徑主要有兩種：一是太陽光發(fā)電，二是太陽熱發(fā)電(3)核能發(fā)電是把核燃料的核能轉(zhuǎn)化為電能核能發(fā)電是一個備受爭議的話題究其原因，高成本和核污染是核電站的致命弱點，這影響了人們對核能發(fā)電發(fā)展前景的估計(