1、目标导航 1.知道变压器的构造及几种常见变压器，理解变压器的工作原理 2理解理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它们分析解决有关 变压器问题(重点难点)3了解电能的优点及发展前景新知初探自学导引 一、变压器的构造和工作原理1.变压器的构造 闭合铁心和绕在铁心上的两个或多个线圈，与电源相连的线圈叫_，也叫初级线圈与负载相连的线圈叫_，也叫次级线圈两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁心由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，是用来改变交流电压的装置(单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙、丙所示)原线圈副线圈2.工作原理变压器的变压原理是_如图所示，当原线圈上加交变电压 U1
2、时，原线圈中就有交变电流，并在铁心中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生_如果副线圈是闭合的，则副线圈将产生交变的_电磁感应感应电动势感应电流想一想1若在原线圈处通直流电，原、副线圈内有磁场吗？闭合的副线圈有感应电流吗？提示：有磁场，但因磁场不变，副线圈中无感应电流二、探究变压器原、副线圈电压、电流与匝数的关系 1.理想变压器没有_和发热损失的变压器，叫做理想变压器2.功率关系 由于理想变压器没有各种能量损失，所以变压器输出功率_输入功率，即：_漏磁等于P出P入3.电压、电流关系(一个副线圈)(1)电压变化规律为：U1U2_(2)电流变化规律为：I1I2_n1n2n2n1三、常见的变压器
3、1.电力变压器：用于_，有升压变压器和降压变压器，功率通常_电力网较大2.自耦变压器：只有一个线圈，金属触头沿线圈刮去了绝缘漆的一边滑动，就改变了_如调压变压器就是一种自耦变压器，如图所示3.互感器(1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，副线圈比原线圈_，它的_并联在高压电路上，副线圈接入交流电压表，如图甲副线圈匝数匝数少原线圈(2)电流互感器：用来把大电流变成小电流，副线圈比原线圈_，原线圈_在被测电路中，副线圈接入交流电流表，如图乙匝数多串联4.电源变压器：不同用电器需要不同的电压，用电源变压器将_交流电压变到用电器所需的电压220 V想一想2根据两种互感器的作用特点，你能推知它们的匝数
4、之间的关系吗？提示：电压互感器是降压变压器，据U1U2n1n2知，n1n2；电流互感器是升压变压器，根据I3I4n4n3知，n3n4.四、能源的开发和利用1.电能能源家族的天之骄子热机和电动机分别是把_和_转换为机械能的动力装置，热机的效率_，电动机的效率_，电能是人类社会迄今为止应用最广泛、最方便的二次能源内能电能比较低比较高2.我国与世界各国电能开发利用的现状(1)我国主要是以_为主，约占全国总发电量的 71%，火力发电不利的因素是_，消耗的是一次性能源，不可再生(2)美、中、日三国发电情况比较：我国的发电量占第_位，但人均发电量要低得多火力发电污染严重二3.电能开发与利用的前景新 能 源
5、 主 要 有：_、_、_、地热能、海浪能、潮汐能等等比较而言，太阳能是最为理想的能源，卫生干净无公害核能备受争议，成本高和核污染是核电站的致命弱点太阳能核能风能学案导引1.变压器的电流是由原线圈流到副线圈的吗?2.变压器的基本关系是什么？能改变电流的频率吗？要点探究 讲练互动 理想变压器的原理及基本关系1.工作原理(1)原理：由于原、副线圈的互感现象，穿过理想变压器原、副线圈的磁通量始终相同，因而这两个线圈中每匝有相同的磁通量的变化率，即在原、副线圈上每匝产生的感应电动势相等(2)电压关系：原、副线圈中产生的感应电动势E1、E2 跟其匝数 n1、n2 成正比E1n1 t，E2n2 t，所以E1
6、E2n1n2.在原线圈中，E1 起着阻碍电流变化的作用，跟加在原线圈两端的电压 U1 作用相反，不考虑线圈内阻，则 U1E1，副线圈相当于新电源，不考虑线圈内阻，副线圈两端电压 U2E2，于是有U1U2n1n2.2.理想变压器是实际变压器的近似理想变压器有三个特点：铁心封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量 都一样，每匝线圈中所产生感应电动势相等线圈绕组的电阻不计，无能损现象铁心中的电流不计，铁心不发热，无能损现象3.能量转换：变压器是把电能转化为磁场能又把磁场能转化为电能的装置4.理想变压器的基本关系(1)输出功率等于输入功率，即 P入P出，U1I1U2I2；(2)原、副线
7、圈两端的电压跟匝数成正比：U1U2n1n2；(3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比(仅限一个副线圈)：I1I2n2n1；(4)原、副线圈的交变电流的周期 T 和频率 f 相同例1(2011高考新课标全国卷)如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为 12；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为 220 V，额定功率为 22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表现闭合开关，灯泡正常发光若用 U 和 I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()AU110 V，I0.2 ABU110 V，I0.05 ACU110 2 V，I0.2 ADU110 2 V，I0.2 2 A【审题指导】解此题应注意三点：(1)变压器
8、原、副线圈电压、电流与匝数的关系；(2)灯泡正常发光的条件及原、副线圈的功率关系；(3)电压表、电流表的读数是有效值【答案】A【精讲精析】由变压原理n1n2U1U2可得 U1110 V，即电压表示数为 110 V由 P 入P 出，灯泡正常发光可得 P 入U1I1P 出22 W，I1 22110A0.2 A，故 A 正确【规律方法】对于理想变压器，电压与匝数的关系是U1U2n1n2，且 U2 由 U1 决定；当只有一个副线圈有负载时，I1I2n2n1，I1 由 I2 决定；输入功率 P1 由输出功率 P2 决定互动探究上题原线圈若将电流表换成阻值为 550 的定值电阻 R，如图所示，则输入电压
9、U应为多少？解析：因为副线圈电流决定原线圈电流，故换成 R 后，原线圈电流 I0.2 A 不变，故电阻 R分压 URIR0.2550 V110 V.UURU220 V.答案：220 V变压器工作的制约关系及动态分析 学案导引1.变压器工作时的电压、电流、负载间存在怎样的制约关系？2.变压器问题动态分析的思路怎样？1.电压制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压 U2 由输入电压决定，即 U2n2U1/n1.2.电流制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压 U1 确定时，原线圈中的电流 I1 由副线圈中的输出电流 I2 决定，即 I1n2I2/n1.3.负
10、载制约(1)变压器副线圈中的功率 P2由用户负载决定，P2P 负 1P 负 2(2)变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压 U2 确定，I2P2/U2；(3)总功率 P 入P 线P2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的4.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是 RI2P2P1I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是 n1、n2U2I2P2P1I1.例2图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n251，电阻 R20 ，L1、L2 为规格相同的两只小灯泡，
11、S1为单刀双掷开关原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示现将 S1 接 1、S2 闭合，此时 L2 正常发光下列说法正确的是()A输入电压 u 的表达式 u20 2sin(50t)VB只断开 S2 后，L1、L2 均正常发光C只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大D若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W【审题指导】解此题应注意两点：(1)变压器副线圈电路结构及其变化特点；(2)ut 图像的物理意义及其提供交变电流的特点【精讲精析】由图像可知 Um20 2 V，T0.02 s，故 2T 100 ，即输入电压 u的表达式 u20 2 sin(100
12、t)V，所以 A 项错误断开 S2 后两灯泡串联，总电压仍为 4 V，所以 L1、L2 均不能正常发光，B 项错误根据 P 入P 出U2R 可知断开 S2 后 R 增大，P 入变小，C 项错误若 S1 接 2，由 PU2R 可得 P4220 W0.8 W，故正确选项为 D.【答案】D【规律方法】可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法变式训练(2011高考山东卷)为保证用户电压稳定在 220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图保持输入电压 u1 不变，当滑动接头P 上下移动时可改变输出电压某次检测得到用户电压 u2
13、 随时间 t 变化的曲线如图乙所示以下正确的是()图甲 图乙Au1190 2sin(50t)VBu2190 2sin(100t)VC为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当下移D为使用户电压稳定在 220 V，应将 P 适当上移解析：选 BD.由乙图知交变电流的周期 T2102 s，所以 2T 100 ，故 u2Umsin t190 2 sin(100 t)V，A 错误 B 正确由U1U2n1n2得 U2n2n1U1，欲使 U2 升高，n1 应减小，P 应上移，C 错误 D 正确热点示例 创新拓展 变压器一原多副问题计算经典案例(10 分)理想变压器原线圈和两个副线圈的匝数分别为 n18
14、80 匝，n224 匝，n31320 匝把原线圈 n1 接到 220 V 的交流电源上，两组副线圈 n2、n3 接到用电器上测知副线圈 n2 的用电器消耗的功率为 12 W，副线圈 n3 中流过的电流强度为 0.23 A，求原线圈中通过的电流强度【审题指导】通过理想变压器的电压与匝数成正比的公式，先求两组副线圈的电压，再由变压器的输入功率和输出功率相等，求原线圈中的电流强度【解题样板】由U1U2n1n2，U1U3n1n3得线圈 n2、n3 的电压分别为 U2n2n1U1 24880220 V6 V(2 分)U3n3n1U11320880 220 V330 V(2 分)副线圈 n3 的输出电功率为 P3I3U30.23330 W75.9 W(2 分)理想变压器输入的电功率等于输出的电功率 P1P2P3(1275.9)W87.9 W(2 分)原线圈中的电流 I1P1U187.9220 A0.40 A(2分)【答案】0.40 A【借题发挥】电流和匝数成反比的关系只适用于原、副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈，该关系即不适用但此时输入功率和输出功率相等的关系仍然成立即 U1I1U2I2U3I3UkIk.由法拉第电磁感应定律，并考虑到线圈无电阻等，有 U1U2U3n1n2n3.所以原、副线圈中的电流关系为：I1n1I2n2I3n3Iknk.本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放