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四、变压器四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引学习目标1.了解变压器的构造,知道变压器为什么能够改变交流的电压.2.由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系.3.了解几种常见的变压器类型及其应用.4.体验科学探究过程,培养实验设计与分析论证能力.重点难点重点:电压与匝数关系的应用.难点:变压器的工作原理.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引一、变压器变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成,两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的,铁芯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.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流1如图所示为世界闻名的三峡大坝,三峡电站的70万千瓦发电机组的机端电压是2000V,通过500千伏超高压输送到远方(左图),到达用电区后,我们的照明电路只用220V的电压,而城市电车(右图)却需要750V的电压,你知道人们是如何实现不同电压之间的转换的吗?答案:通过变压器实现变压.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引二、变压器为什么能改变电压原线圈中通过电流时,铁芯中产生磁场,由于交变电流的大小和方向都在不断变化,铁芯中的磁场的强弱和方向也都在不断变化,通过副线圈上的磁场也在不断变化,于是就在副线圈中产生了感应电动势.在同一铁芯上,匝数越多的线圈上,电压越高.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流2汽油机做功冲程开始,汽缸中的汽油—空气混合汽要靠火花塞点燃,但是汽车蓄电池的电压只有12V,不能在火花塞中产生火花.为此,要使用如图所示的点火装置.这个装置的核心是一个变压器.它的原线圈通过开关连接到蓄电池上,副线圈接到火花塞两端,开关由机械进行自动控制.做功冲程开始时,开关由闭合变为断开,原线圈中的电流急剧减小.由于副线圈的匝数比原线圈多得多,所以可以在副线圈中感应出很高的电压,可达10000V以上,这样就能在火花塞中产生火花了.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU蓄电池提供的是直流,在这里却能用变压器得到高电压.请回答这与变压器是改变交变电流的作用是否矛盾?答案:不矛盾.变压器能否变压或变流的关键是通入的电流是否变化,只要电流大小变化就会在铁芯中产生变化的磁场,从而使穿过副线圈的磁通量变化,引起感应电动势.材料中当开关由闭合变为断开时,原线圈中电流迅速减小,将引起铁芯中磁场迅速减弱,从而在副线圈中产生很高的电压,这与变压器改变交变电流的作用并不矛盾.目标导航预习导引四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测一、变压器的构造与工作原理活动与探究日常生活中我们经常见到变压器,如变电站中的大型变压器、街头的低压变压器、半导体收音机中的小变压器等.你知道它们的构造吗?找一个废弃的变压器,拆开绝缘外皮看一看它的构造.甲变电站的大型变压器四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU乙半导体收音机中的小型变压器答案:变压器由原、副线圈和铁芯组成.问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移与应用例1如图为一台变压器,原、副线圈的匝数分别为n1=400匝,n2=800匝,连接导线的电阻忽略不计,那么可以确定()A.这是一台降压变压器B.副线圈中产生的电动势是利用电磁感应产生的C.当原线圈通大小变化的直流电流时,副线圈中没有电流D.断开负载电阻R,副线圈两端电压降为零问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:变压器的原理就是利用原、副线圈中的电磁感应现象而工作的.当副线圈中匝数比原线圈中匝数多时,为升压变压器;反之为降压变压器.只要原线圈接的是变化电流,副线圈中就一定有感应电动势产生,与副线圈是否闭合无关.答案:B问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练1大型发电机发出的电,按等级一般有10.5kV,13.0kV,15.75kV和18.0kV几种,而输电电压达到数百千伏,因此发电机发出电后首先要经变压器升压,才能向外传输到用电区.如图所示为变压器的示意图,它被用来升高发电机的输出电压.下列说法中正确的是()A.图中M是闭合的铁芯B.发电机应与线圈Ⅰ相连,升高后的电压由c、d两端输出C.电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈D.变压器是根据电磁感应工作的问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU答案:AD解析:由题干知该变压器为升压变压器,所以原线圈匝数小于副线圈匝数,故Ⅱ为输入端,即接发电机,Ⅰ为输出端,则B错;铁芯提供闭合的磁路,使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能,所以C项错.问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU1.变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成.(1)原线圈:与电源相连.(2)副线圈:与负载相连.(3)铁芯:由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.2.符号:如图所示.3.变压器是利用电磁感应工作的,所以变压器只能改变变化的电压或电流,而不能改变恒定电压或电流.4.从能量转化角度看:变压器原线圈把电能转化为磁场能,而副线圈又把磁场能转化为电能,所以对于理想变压器,在转化过程中能量守恒,没有其他形式的能产生.问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU二、变压器两个线圈的电压关系和电流关系活动与探究测量电流时要把电路断开,把电流表串联到电路中,不方便.有一种钳式电流表,按下手柄时,它的铁芯可以分开,把被测的载流导线放入后,松开手柄,铁芯闭合.导线中的交流在铁芯中产生交变磁场,电流表与套在铁芯上的线圈相连,可以间接得知导线中的电流.其测量依据的原理是怎样的?如果它内部的线圈有100匝,而待测导线中的电流为500A,则该表的示数为多少?钳式电流表问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU答案:电磁感应5A解析:实际上钳式电流表就是一个变压器,它将大电流变为小电流,依据电磁感应,该钳式电流表的原线圈为待测导线,所以为1匝.由n1I1=n2I2知I2=n1I1n2=1×500100A=5A.问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移与应用例2如图甲所示为我们常见的街头变压器,它们通常是把变电站送来的正弦式交变电压(图乙)转换为我们生活中常用的220V的交变电压.原线圈所接电源电压波形如图所示,原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,串联在原线圈电路中的电流表示数为1A,下列说法中正确的是()A.变压器输出端所接交流电压表示数为202VB.变压器输出端所接交流电压表示数为20VC.变压器输出的交变电流频率为100HzD.变压器输出的交变电流频率为50Hz问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:由图象知,原线圈所接电源电压最大值为Um=2002V,有效值为U1=U𝑚2=200V.由U1∶U2=n1∶n2得U2=n2n1U1=110×200V=20V故选项B正确.由图象知T=0.02s,所以f=1T=50Hz,选项D正确.答案:BD问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练2如图,可以将电压升高供给家用电灯的变压器是()A.甲图B.乙图C.丙图D.丁图问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU答案:C解析:变压器只能对变化电流工作,A、D错;要升压,副线圈的匝数要更多,所以选C.问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU1.在变压器问题的处理中,我们认为变压器工作时,没有漏磁,没有线圈电阻和铁芯的能量损失,所以输出功率等于输入功率,即P出=P入,这样的变压器为理想变压器,我们在题目中均把变压器当作理想变压器处理.2.电压关系:U1U2=n1n2若n1n2,U1U2,就是升压变压器;若n1n2,U1U2,就是降压变压器.问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU3.电流关系:I1I2=n2n1(只有一个副线圈)由于不存在各种能量损失,所以变压器的输出功率等于输入功率,P2=P1,用U、I代换得:U2I2=U1I1,所以有I1I2=U2U1,再由U1U2=n1n2得:I1I2=n2n1,这就是电流与匝数的关系,原、副线圈中的电流与匝数成反比.问题导学当堂检测四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123451.关于变压器,下列说法正确的有()A.变压器是利用电磁感应现象工作的,副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流B.变压器是由绕在同一闭合铁芯上的两个线圈组成的C.变压器可以改变任何交、直流电压D.以上说法都不正确答案:AB解析:变压器是利用电磁感应原理工作的,所以只能改变交变电压,而不能改变稳恒的直流电,所以C项错,因此只能选A、B项.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123452.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列物理量不一定相等的是()A.交变电流的频率B.电流的有效值C.电功率D.磁通量的变化率答案:B解析:根据变压器的工作原理,交变电流的频率、磁通量的变化率、电功率都相等,只有其有效值可能不相等.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测3.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1,副线圈接三个相同的灯泡,均能正常发光,若在原线圈上也有一相同的灯泡L,则()A.灯L也能正常发光B.灯L将会烧坏C.灯L比另三个灯都暗D.不能确定答案:A解析:原线圈、副线圈电流之比I1I2=n2n1,I1=I23,副线圈中通过每灯的电流等于其额定电流I额=I23,通过灯L的电流I1=I23=I额,所以也能正常发光.四、变压器课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测4.如图所示是自耦变压器的示意图,这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈.如果把整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以电压;如果把线圈的一部分作为原线圈,整个线圈作为副线圈,就可以电压.(均选填“升高”“不改变”或“降低”)答案:降低升高解析:根据变压器原理,每一匝线圈中的磁通量变化率均为𝛥Φ𝛥t,因此,如果整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,则n1n2,由U1U2=n1n2知U1U2,因此可以降压,反之为升压.点击查看