高中物理 第三章 第四節(jié) 變壓器精品課件 新人教版選修11.ppt

第四節(jié)變壓器 目標(biāo)導(dǎo)航1 知道變壓器的構(gòu)造 知道變壓器為什么能夠改變交流的電壓 2 了解變壓器原 副線圈的電壓與兩個線圈匝數(shù)的關(guān)系 重點 難點 一 變壓器的結(jié)構(gòu)1 結(jié)構(gòu) 變壓器主要由 和繞在鐵芯上的兩個 組成 鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成 與電源相連的線圈叫 也叫初級線圈 與負(fù)載相連的線圈叫 也叫次級線圈 鐵芯 線圈 原線圈 副線圈 如圖3 4 1所示是示教變壓器的實物圖 結(jié)構(gòu)示意圖 電路圖及圖中的符號 圖3 4 1 2 作用 能改變交變電流的電壓 3 理想變壓器兩個線圈的電壓 電功率的關(guān)系 1 變壓比公式 u1 u2 n1 n2 2 功率關(guān)系 p1 p2 理想變壓器 二 變壓器為什么能改變電壓當(dāng)原線圈中的電流變化時 在鐵芯中就會產(chǎn)生變化的磁場 就會引起副線圈中 的變化 從而在副線圈中產(chǎn)生 磁通量 感應(yīng)電動勢 想一想將變壓器的原線圈接到恒定直流上 副線圈上有輸出電壓嗎 提示 沒有 變壓器的工作原理是電磁感應(yīng) 恒定直流產(chǎn)生的磁場在線圈中的磁通量不變化 不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 學(xué)案導(dǎo)引1 變壓器為什么能夠改變電壓 2 穿過原副線圈的磁通量有什么特點 變壓器的原 副線圈繞在同一個鐵芯上 在原線圈上加上交變電壓u1時 原線圈中有交變電流 它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁場 這個交變的磁場既穿過原線圈又穿過副線圈 在原 副線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 如果副線圈閉合 就會產(chǎn)生交變電流 它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場 這個交變磁通量既穿過原線圈 也穿過副線圈 在原 副線圈中會發(fā)生 互相感應(yīng)的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象 線圈的各匝導(dǎo)線之間是相互串聯(lián)的 每匝的感應(yīng)電動勢加在一起 就是整個線圈的感應(yīng)電動勢 因此同一個鐵芯上 匝數(shù)多的線圈的電壓較高 特別提醒 1 變壓器的工作原理是電磁感應(yīng) 只對變化的直流電和交變電流起作用 不能改變恒定直流的電壓 2 互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ) 變壓器通過閉合鐵芯利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了電能向磁場能再到電能的轉(zhuǎn)化 變壓器的副線圈與原線圈之間 并沒有導(dǎo)線連接 但在副線圈內(nèi)卻產(chǎn)生了電動勢 使得與副線圈相連的燈泡發(fā)光 對于其中的原因 正確的解釋是 a 原線圈中通交流電時 在副線圈中產(chǎn)生變化的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢 b 原線圈中通恒定電流時 在副線圈中產(chǎn)生恒定的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢c 原線圈中通交流電時 在副線圈中產(chǎn)生恒定的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢d 原線圈中通恒定電流時 在副線圈中產(chǎn)生變化的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢 審題指導(dǎo) 弄清變壓器的變壓原理是解答本題的關(guān)鍵 精講精析 副線圈發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 選項a對 變壓器不能變恒定電流 恒定電流不能在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 選項b錯誤 副線圈中的磁通量應(yīng)該與原線圈中的電流的變化規(guī)律相同 選項c錯誤 原線圈中的電流為恒定電流時 副線圈中的磁通量的大小應(yīng)該是恒定不變的 選項d錯誤 答案 a 變式訓(xùn)練1 對一正在工作中的變壓器 下述說法正確的是 a 副線圈中的電流是從原線圈中傳過來的b 鐵芯是用來導(dǎo)電的c 副線圈中電流變小 原線圈中的電流也一定減小d 副線圈相當(dāng)于一個電源 解析 選cd 原 副線圈及鐵芯間都是彼此絕緣的 鐵芯是用來導(dǎo)磁的 故a b錯 由能量守恒知c正確 副線圈把磁場能轉(zhuǎn)化為電能 給用電器供電 相當(dāng)于一個電源 學(xué)案導(dǎo)引1 理想變壓器的輸入和輸出的電壓 電流 功率有什么關(guān)系 2 理想變壓器電流的輸入和輸出關(guān)系是否什么情況都適用 1 理想變壓器理想變壓器是指工作時無能量損失的變壓器 現(xiàn)實中的大型變壓器的能量損失都很小 都可以看做理想變壓器 2 理想變壓器的規(guī)律 1 理想變壓器的功率關(guān)系 2011 高考新課標(biāo)全國卷 如圖3 4 2所示 一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1 2 副線圈電路中接有燈泡 燈泡的額定電壓為220v 額定功率為22w 原線圈電路中接有電壓表和電流表 現(xiàn)閉合開關(guān) 燈泡正常發(fā)光 若用u和i分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù) 則 圖3 4 2 關(guān)鍵提醒 解答本題的關(guān)鍵是弄清變壓器原 副線圈的電壓 電流與匝數(shù)的關(guān)系 并注意電表示數(shù)和功率計算時應(yīng)用有效值 精講精析 主要考查理想變壓器原副線圈電壓 電流與匝數(shù)的關(guān)系 u2 220v 根據(jù)u1 u2 n1 n2得 u1 110v i2 p u2 0 1a 根據(jù)i1 i2 n2 n1得i1 0 2a 所以正確答案是a 答案 a 變式訓(xùn)練2 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為10 1 以下說法中正確的是 a 穿過原 副線圈每一匝磁通量之比是10 1b 穿過原 副線圈每一匝磁通量的變化率相等 c 原 副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為10 1d 正常工作時原 副線圈的輸入 輸出功率之比為1 1 解析 選bd 對理想變壓器 可以認(rèn)為無磁通量損漏 因而穿過兩個線圈的交變磁通量相同 磁通量變化率相同 因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等 才導(dǎo)致電壓與匝數(shù)成正比 理想變壓器也可以忽略熱損耗 故輸入功率等于輸出功率 含動態(tài)分析的變壓器綜合問題 經(jīng)典案例 2011 高考福建卷 圖3 4 3甲中理想變壓器原 副線圈的匝數(shù)之比n1 n2 5 1 電阻r 20 l1 l2為規(guī)格相同的兩只小燈泡 s1為單刀雙擲開關(guān) 原線圈接正弦交變電源 輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示 現(xiàn)將s1 s2閉合 此時l2正常發(fā)光 下列說法正確的是 圖3 4 3 關(guān)鍵提醒 解答本題時應(yīng)注意以下兩點 1 最大值和有效值的關(guān)系 計算功率和變壓時都用有效值 2 電壓比等于變壓器的匝數(shù)比 電壓是輸入決定輸出 電流和功率是輸出決定輸入 解題樣板 可通過下面表格對選項逐一分析 答案 d 解題技巧 理想變壓器動態(tài)分析的兩種常見情