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- 2021-05-27 发布
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交变电流2 变压器
【学习目的】1、知道变压器的工作原理是电磁感应,知道理想变压器原、副线圈中各个物理量的关系特点(磁通量关系、磁通量的变化率关系、单匝线圈的感应电动势关系、原副线圈的电动势关系、原副线圈的功率关系、原副线圈的电流关系)
2、领会理想变压器只是改变了原副线圈电路的电压与电流,原线圈的电压决定副线圈电压,副线圈的输出功率决定原线圈的输入功率,原副线圈交流电的频率是一样的
【新课教学】
磁通量关系
磁通量的变化率关系
单匝线圈的感应电动势关系
原副线圈的电动势关系
原副线圈的功率关系
原副线圈的电流关系
【例1】如图所示,一理想变压器的原副线圈匝数比为5∶1,正弦交流电源的内阻不计,电阻R2=4 Ω,其消耗的功率为P2=100 W,则
A.R2上通过的电流为 A
B.副线圈两端电压的有效值为 V
C.原线圈两端电压的有效值为100 V
D.R1消耗的功率为 W
E.R1、R2中的电流之比为
F.交流电源的输出功率 变压器的输出功率(填“大于”、“等于”或“小于“)
【例2】如甲图为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头.原线圈输入正弦式交变电压的ut图象如乙图所示.若只在ce间接一只Rce=400 Ω的电阻,或只在de间接一只Rde=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W.
(1) 请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式;
(2) 求只在ce间接400 Ω电阻时,原线圈中的电流I1;
(3) 求ce和de间线圈的匝数比.
【例3】一理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,且保持该规律不变,副线圈所接电路如图乙所示,P为滑动变阻器的触头
A. 副线圈输出电压的频率为 Hz
B. 副线圈输出电压的有效值为 V
C. P向右移动时,原、副线圈的电流之比变
D. P向右移动时,电阻R上消耗的功率变
V
R
~
u
第6题图
【课堂作业】1、如图所示,理想变压器的原副线圈匝数比n1:n2=1:10,
副线圈与阻值R=20Ω的电阻相连.原线圈两端所加的电压
u=20sin20πt(V),则( )
A.交流电压表的示数为20V B.副线圈输出交流电的频率为10Hz
C.电阻R上消耗的电功率为2kW D.原线圈中电流的最大值为100A
A
R0
R
L
V
~
2、如图所示的交流电路中,理想变压器原线圈输入电压为
U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想
电表.当滑动变阻器R的滑动头向下移动时( )
A.灯L变亮 B.各个电表读数均变大
C.因为U1不变,所以P1不变 D.P1变大,且始终有P1= P2
3、如图所示,50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B= T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5 m2,线框电阻不计,线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=200 rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈线接入“220 V,60 W”灯泡一只,且灯泡正常发光,图中熔断器允许通过的最大电流为10 A,下列说法正确的是( )
A. 图示位置穿过线框的磁通量为零
B. 线框中产生交变电压的有效值为500 V
C. 变压器原、副线圈匝数之比为25∶11
D. 允许变压器输出的最大功率为5 000 W
4、 如图所示为含有理想变压器的电路,图中的三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V 5 W”字样,L4标有“5 V 10 W”字样,若它们都正常发光,不考虑导线的能耗,则该电路的输入功率Pab和输入电压Uab应为( )
A. 20 W 25 V B. 20 W 20 V
C. 25 W 25 V D. 25 W 20 V
5、如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为k,输出端接有一交流电动机,其线圈的电阻为R.将原线圈接在正弦交流电源两端,变压器的输入功率为P0时,电动机恰好能带动质量为m的物体以速度v匀速上升,此时理想电流表A的示数为I.若不计电动机摩擦带来的能量损耗,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A. 电动机输出的机械功率为P0 B. 变压器的输出功率为mgv
C. 副线圈两端电压的有效值为 D. 整个装置的效率为
6、如图所示,匀强磁场竖直向下,磁感应强度大小为B,一边长为L的刚性正方形金属框,其ab边质量为m,其他边质量不计,总电阻为R,可绕cd边无摩擦转动.将ab边由水平位置静止释放,经时间t,ab边恰好以速度v第一次通过最低点.求:
(1) ab边转到最低点时棒中电流I的大小及方向;
(2) 在t时间内金属框中产生感应电流的平均值I1及通过ab边的电量q;
(3) 在t时间内金属框中产生感应电流的有效值I2.
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