【学案导学设计】2022学年高中物理 精讲精析精练 第18点 学习理想变压器的“一二三四”粤教版选修3-2

第18点　学习理想变压器的“一二三四”1．一个原理根据电磁感应的原理来改变交变电流的电压．原线圈上加上交变电压(U1)→原线圈中产生交变电流(I1)→铁芯中产生交变的磁通量(Φ)→副线圈中产生交变的电动势(E)→副线圈负载上得到交变电压(U2)→产生交变电流(I2)．其能量转变方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能．2．两个特征(1)无漏磁．即交变电流经过原线圈时，产生的磁通量将沿闭合铁芯全部通过副线圈，没有一条磁感线不通过副线圈．(2)无热损．即原、副线圈没有电阻，不产生焦耳热．3．三个等式(1)功率：P入＝P出(2)电压：＝＝……(3)电流：n1I1＝n2I2＋n3I3＋……4．四个决定(1)原线圈电压U1由提供原线圈电压的电源决定．(2)副线圈电压U2由原线圈电压及匝数比决定，与副线圈所接负载无关．(3)副线圈电流I2由副线圈电压和副线圈所接负载决定．(4)原线圈电流I1由副线圈中的电流决定．对点例题　如图1所示，理想变压器的交流输入电压U1＝220V，有两个副线圈，其中n2＝36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接在两副线圈上且都正常发光，求：图1(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；(2)原线圈中电流I1.解题指导　由于两个副线圈上的两个灯泡均正常发光，所以两个副线圈输出的电压等于各自连接的灯泡的额定电压，根据电压与匝数成正比关系即可求出原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；根据输出功率与输入功率相等的关系可计算出原线圈上的电流I1.(1)由于两灯泡都正常发光，所以有U2＝6V，U3＝12V.根据原、副线圈电压与匝数的关系＝，＝得n1＝n2＝×36＝1320(匝)，n3＝n2＝×36＝72(匝)(2)由于P入＝P出，P出＝P2＋P3，所以P入＝P2＋P33即I1U1＝P2＋P3，则I1＝＝A＝0.095A答案　(1)1320匝　72匝　(2)0.095A规律总结　1.灯泡正常发光，意味着副线圈的电压、电流、功率均已知．2．副线圈为多个时，变压比仍成立，而变流比不再适用．3．副线圈为多个时，用原、副线圈上的功率相等来求往往较简单．1．(双选)如图2所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表的示数为220V，负载电阻R＝44Ω，电流表A1的示数为0.20A．下列判断中正确的是(　　)图2A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C．电流表A2的示数为1.0AD．电流表A2的示数为0.4A答案　BC解析　对于理想变压器，P1＝U1I1＝220×0.20W＝44W，则负载电阻消耗的功率P2＝P1＝44W，据P2＝，得U2＝＝V＝44V，则＝＝＝，故B正确．A2的示数I2＝＝A＝1.0A，故C正确．32．(单选)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图3所示，其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW.设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为(　　)　　　　图3A．380V和5.3AB．380V和9.1AC．240V和5.3AD．240V和9.1A答案　B解析　根据理想变压器电压比关系＝，代入数据解得副线圈两端的电压有效值U2＝380V，因理想变压器原、副线圈输入和输出的功率相等，即P入＝P出＝U1I1，解得I1＝A≈9.1A，选项B正确，选项A、C、D错误．3