本章复习与测试教案（名师）

交流电

石家庄市藁城区第九中学

左艳罗

1、知道变压器的构造及几种常见的变压器

2、用实验探究变压比关系，认识变压器的原理基础

3、理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，并能用它分析解决有关问题。

4、知道理想变压器是一种化模型和能量守恒关系的应用。

（二）过程与方法

利用实验法使学生通过对变压器的客观认识去理解客观实在性。

（三）情感态度与价值观

通过类比的方法，培养学生的逻辑思维能力。

重

点:理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系

难

点:能量守恒关系的应用

【自主学习】

要点一

变压器两线圈电压、电流与匝数的关系

1．对理想变压器，穿过两个线圈的磁通量始终相同，原线圈产生的电动势ΔΦ为E1＝n1，

ΔtΔΦE1n1副线圈产生的电动势为E2＝n2，＝. ΔtE2n22．互感器

(1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高压电路L，副线圈接入交流电压表，如图甲所示．

(2)电流互感器：用来把大电流变成小电流，副线圈比原线圈匝数多，线圈串联在被测电路中，副线圈接入交流电流表，如图乙所示．

要点二

解决变压器问题的思路

【来.源：全,品…中&高*考*网】【来.源：全,品…中&高*考*网】【来.源：全,品…中&高*考*网】1．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为＝；当变压器有多个副线圈时＝＝＝……

2．功率思路：理想变压器的输入、输出功率为P入＝P出，即P1＝P2；当变压器有多个副线圈时P1＝P2＋P3＋……

3．电流思路：由I＝知，对只有一个副线圈的变压器有＝；当变压器有多个副线圈时n1I1＝n2I2＋n3I3＋……

4．制约思路

(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2＝U1n1U2n2U1U2U3n1n2n3PUI1n2I2n1n1n2n2U1，可简述为“原制约副”．

n1

(2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定，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I1＝n1n2n2I2，可简述为“副制n1约原”．

(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P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，I2＝；③总功率P总＝P线＋P2. 三、变压器问题的易错点

P2U2I1n21．由＝知，对于只有一个副线圈的变压器：电流与匝数成反比．因此，I2n1变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制．

2．变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器，若为多个副线圈，电流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率)得出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，根据＝＝＝…，知电流与匝数关系为：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…. 3．变压器的输入功率决定于输出功率，同理输入电流决定于输出电流，若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率为零．

4．变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率和交变电流的频率，输入功率总等于输出功率，副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率．

5．变压器的电动势关系、电压关系，电流关系是有效值(或最大值)间的关系. 【疑难问题】_____________________________________________________________________________________________________________________________________ 【典型例题】

题型一

理想变压器的常规考查

一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图1所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( D ) A．流过电阻的电流是20 A B．与电阻并联的电压表的示数是1002 V C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D．变压器的输入功率是1×103 W 思维步步高

原、副线圈的电压存在什么关系？怎样求解输出端的电压和电流？电压表的示数是什么值？怎样从图象上进行求解？电阻发出的热量的计算方法是什么？输出功率和输入功率有什么关系？答案解析

设输入电压为U1，输出电U1U2U3n1n2n3

U2100 A＝10 A，故选项A、B错误；1分钟R10内电阻产生的热量Q＝I2Rt＝102×10×60 J＝60 000 J，故选项C错误；P输入＝PU22＝1×103 W，故选项D正确．

输出＝R压为U2，由＝知U2＝100 V，I＝＝拓展探究如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u＝U0sin ωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5 Ω的负载电阻．若U0＝2202 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正确的是( AC ) A．副线圈中电压表的读数为55 V 1B．副线圈中输出交流电的周期为 s 100πC．原线圈中电流表的读数为0.5 A

D．原线圈中的输入功率为1102 W 题型二

理想变压器的动态分析

一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时( B ) A．I1减小，P1增大

B．I1减小，P1减小

C．I2增大，P2减小 D．I2增大，P2增大

思维步步高当负载增大时，哪些物理量是不变的，哪些物理量是变化的？是输出功率决定输入功率还是输入功率决定输出功率？功率和电流间的关系是什么？

解析

副线圈的电压不变，当副线圈接的电阻R增大时，I2减小，P2减小，【来.源：全,品…中&高*考*网】【来.源：全,品…中&高*考*网】U1n1U2n2因为P1＝P2，所以P1减小，I1＝I2，I1也减小．

拓展探究

如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、n2n1R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．和U1和U2；、为理想电压表，读数分别为和为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是(BC )

A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大

C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大

【针对训练】

1．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则(

) A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大

B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小

C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大

D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小

2．如图所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n∶1.原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R.当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是(

) A．电动机两端电压为IR

B．电动机消耗的功率为I2R

C．原线圈中的电流为nI

D．变压器的输入功率为UI

n 3．理想变压器的原线圈接入表达式为i＝Imsin ωt的交变电流，一只灯泡和3交流电流表串联后接在副线圈两端，读数为0.4 A，当t＝T时，原线圈的电流8i＝30 mA，由此可知，此变压器的原副线圈匝数之比为(

) A．4∶30

B．40∶3

C．3∶40 2

D．40 2∶3 4.对于理想变压器，下列说法中正确的是（ ）

A、原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大

B、原线圈的输入电流，随着副线圈的输出电流增大而增大

C、原线圈的电压，不随副线圈的输出电流变化而变化

D、当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零

5.如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L1和L2。导线的等效电阻为R。现将原来断开的开关S闭合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确的是（

）

A．副线圈两端的电压不变 B．通过灯泡L1的电流增大

C．原线圈中的电流减小

D．变压器的输入功率减小

6．如图所示，交流发电机电动势的有效值E＝20 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V，0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比． (2)发电机的输出功率

课后反思：