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课时 5.4 变 压 器
1.知道变压器的基本结构及符号。 2.理解互感现象,理解变压器的工作原理。 3.探究理想变压器原、 副线圈中电压与匝数的关系,电流与匝数 的关系。 4.了解变压器在生活中的应用。 重点难点:理想变压器的原理及电流、 电压、 功率与匝数的关系。
教学建议:通过实验探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 是课标中对变压器教学的要求。教学中要突出通过探究得出结论, 引导学生讨论探究方案、分析数据、归纳结论。 互感现象是变压器的工作基础,在讲解变压器原理时,要积极引 导学生从电磁感应的角度和能量转化的角度理解、分析有关变压器 的问题。 变压器在生产和生活中有广泛的应用,教学中可根据实际情况 向学生介绍,如挂图、照片、实物或参观等,还可以利用多媒体设备 展示相关的视频资料,以开阔学生视野。 导入新课:在我们使用的各种用电器中,所需的电源电压可能各 不相同(如下表所示,利用课件展示),而日常生活中的电压是 220 V, 怎么解决这样的问题呢?为解决这样的问题,我们需要引入变压器。
【答案】AC
2.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常 要通过电流互感器来连接,图中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数较少, 工作时电流为 Iab,cd 一侧线圈的匝数较多,工作时电流为 Icd,为了使 电流表能正常工作,则( )。
A.ab 接 MN、cd 接 PQ,Iab<Icd B.ab 接 MN、cd 接 PQ,Iab>Icd C.ab 接 PQ、cd 接 MN,Iab<Icd D.ab 接 PQ、cd 接 MN,Iab>Icd
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)请动手做一做,当线圈接交流电源时,看看小灯泡能否发光。 解释一下你看到的现象。 (2)如果接学生电源的线圈不是接交流电源而是接直流电源,小 灯泡能发光吗?闭合铁芯中有磁场吗?
解答:(1)线圈接交流电源时小灯泡能发光,因为左边线圈的电 流是变化的,闭合铁芯中磁通量发生变化,右边线圈产生感应电动势, 因为有闭合回路,所以能形成感应电流。 (2)如果接学生电源的线圈不是接交流电源而是接直流电源,小 灯泡不会发光。闭合铁芯中虽有磁场,但磁场不是变化的,所以不能 产生感应电动势。
2.电压与匝数的关系 (1)理想变压器 工作时没有⑨ 能量损失 的变压器叫理想变压器。许多大型 变压器工作时,效率可达到 95%以上,可看作理想变压器。 (2)理想变压器的基本关系式(假设只有一个副线圈) a.电压比:������1 =⑩
2
������
。 P出 。 。
������ 1 ������ 2
2.交流和直流都能通过变压器改变电压吗?
解答:变压器只能改变交流电压。
3.为什么说理想变压器也是一个理想化模型?
解答:理想变压器忽略了铁损(涡流)、铜损(发热)及漏磁等,在 实际中没有这样的变压器,它是一种理想化的模型。
1.(多选)2017 年 2 月 15 日,中国西电为锡盟—泰州±800 KV 高压直 流工程研制的国内首台容量最大、网侧电压等级最高的特高压换流 变压器并顺利通过出厂试验。理想变压器正常工作时,原、副线圈中 的电流为 I1、I2,电压为 U1、U2,功率为 P1、P2。关于它们之间的关系, 下列说法中正确的是( )。 A.I1 由 I2 决定 B.U2 与负载有关 C.P1 由 P2 决定 D.以上说法都不正确
【答案】B
3.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为 20∶1,原线圈接正 弦交流电源,副线圈接入“200 V 60 W”的灯泡一只,且灯泡正常发 光。则( )。
A.电流表的示数为 0.015 A B.电源输出功率为 1200 W C.电流表的示数为 6 A D.原线圈端电压为 10 V
【答案】A
1.变压器的原理 (1)构造:变压器是由① 闭合铁芯 和 绕在铁芯上的两个线圈组成的,其中与② 交 流电源 连接的叫原线圈,又叫③ ; 与④ 负载 相连的叫副线圈,又叫⑤ 次级 线圈 (如图所示)。 (2)工作原理:⑥ 互感现象 是变压器的工作基础。由于原线 圈中的电流在不断变化,使铁芯中的⑦ 磁场 也在不断变化,变化 的⑧ 磁场 在副线圈中产生感应电动势。
b.能量关系:P 入=
������1 c.电流关系:������ = 2
①闭合铁芯 ②交流电源 ③初级线圈 ④负载 ⑤次级线圈 ⑥ 互感现象 ⑦磁场 ⑧磁场 ⑨能量损失 ⑩ P出
������ 2 ������ 1
1.变压器的原、 副线圈连在一起吗?是原线圈中的电流跑到副线 圈中去了吗?
解答:变压器的原、副线圈虽然都套在同一个铁芯上,但两线圈 是彼此绝缘的。 不是原线圈的电流直接跑到副线圈中去了,而是利用 互感现象在副线圈上感应出电流的。
4.如图所示,理想变压器原线圈与一 10 V 的交流电源相连,副线圈并 联两个小灯泡 a 和 b。小灯泡 a 的额定功率为 0.3 W,正常发光时电 阻为 30 Ω。已知两灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为 0.09 A, 请计算出原、副线圈的匝数比为多少?
【答案】10∶3
主题 1:认识变压器 如图所示,把两个线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连接到 学生电源的两端,另一个线圈连到小灯泡上。
知识链接:互感现象是变压器工作的基础,变压器通过闭合铁芯, 利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。
主题 2:变压器的原理 当变压器原线圈接正弦交变电流时,变压器副线圈有电流输出。 (1)你认为变压器副线圈输出的是直流还是交流?就主题 1 中的 实验来说,你如何来判断? (2)如果变压器副线圈输出的是交变电流,原线圈中的电流对副 线圈中的电流有影响,那么副线圈中的电流对原线圈中的电流有没 有影响?
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压 随身听 3 V 机床上的照明灯 36 V 扫描仪 12 V 防身器 3000 V 手机充电器4.2 V、4.4 V、5.3 V黑白电视机显像管 几万伏 录音机 6 V、9 V、12 V 彩色电视机显像管 十几万伏 多媒体展示变压器的种类和式样。 变压器是怎样变压的呢?有什么规律?这就是我们今天要探究的 课题。
