高二物理人教版選修3-2課件：第五章5變壓器

1、第五章交變電流學案5 變壓器目標定位1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器，理解變壓 器的工作原理.2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決 相關(guān)問題.3.掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并能推導(dǎo)出原、副線 圈的電流關(guān)系.知識探究自我檢測一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系 問題設(shè)計把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈通過開關(guān)連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡上(如圖1所示).知識探究圖1(1)小燈泡能發(fā)光嗎？為什么？答案能發(fā)光，當左邊線圈加上交變電壓時，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁場，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在左、右線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，

2、右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會發(fā)光.(2)若小燈泡發(fā)光，那么小燈泡兩端電壓與什么因素有關(guān)？(3)若將原線圈接到恒定的直流電源上，小燈泡亮不亮？分析討論小燈泡亮或不亮的原因.答案不亮.原線圈接到恒定直流電源上，通過原線圈的電流的大小、方向均不變，它產(chǎn)生的磁場通過副線圈的磁通量不變，因此在副線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈兩端沒有電壓，所以小燈泡不亮.這種現(xiàn)象說明，變壓器不能改變恒定電流的電壓.要點提煉1.變壓器的構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成.與 相連接的線圈叫原線圈(匝數(shù)用n1表示，又叫做 )，與 相連的另一個線圈叫副線圈 (匝數(shù)用n2表示又叫做 )，兩個線圈都繞在 上.2

3、.變壓器的工作基礎(chǔ)是 .因此變壓器只對 的電流起作用，對 電流不起作用.(后兩空選填“變化”或“恒定”)交流電源初級線圈負載次級線圈閉合鐵芯互感現(xiàn)象變化恒定3.變壓器中的電壓關(guān)系：4.變壓器 (填“能”或“不能”)改變交變電流的頻率.5.原、副線圈的地位(1)原線圈在其所處回路中充當負載.(2)副線圈在其所處回路中充當 .不能電源二、理想變壓器中的功率關(guān)系及電流關(guān)系 問題設(shè)計1.什么是理想變壓器？理想變壓器原、副線圈中的功率有什么關(guān)系？答案理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗.所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即

4、P入P出.2.若只有一個副線圈，原、副線圈中的電流與匝數(shù)有什么關(guān)系？答案由能量守恒定律，有P入P出，即U1I1U2I2.3.若有多個副線圈時，電流與匝數(shù)間的關(guān)系是什么？答案若有多個副線圈P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3將U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I3要點提煉1.理想變壓器的特點：(1)變壓器鐵芯內(nèi)無 ；無 損失.(2)原、副線圈不計 ，即無能量損失.實際變壓器(特別是大型變壓器)一般可以看成理想變壓器.2.功率關(guān)系：.漏磁發(fā)熱內(nèi)阻P入P出3.電流關(guān)系：(2)當有多個副線圈時I1U1 得I1n1 I2U2I2U2I3U3I2n2I3n3三、理想變壓器中各量的制約關(guān)

5、系和動態(tài)分析1.變壓器工作時的制約關(guān)系(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入 ；P出減小，P入 ，P出為0，P入為 .增大減小02.對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是RI2P出P入I1；(2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P出P入I1.四、各種各樣的變壓器1.自耦變壓器如圖2所示，鐵芯上只繞一個線圈，低壓線圈是高壓線圈的一部分，既可以作為升壓變壓器使用，也可以作為降壓變壓器使用.圖22.電壓互感器、電流互感器(1)構(gòu)造：小型變壓器，如圖

6、3所示.圖3(2)接法：電壓互感器原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表；電流互感器原線圈串聯(lián)在被測電路中，副線圈接電流表.為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地.(3)作用：電壓互感器可將高電壓變?yōu)榈碗妷海ㄟ^測量低電壓，計算出高壓電路的電壓.電流互感器將大電流變成小電流，通過測量小電流，計算出被測電路中的大電流.典例精析一、對變壓器原理的理解例1關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是 ()A.通過正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B.穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等C.穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D.原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈解析BI，由于面積S不變，故I，A錯

7、誤.因理想變壓器無漏磁，故B、C正確.原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，故D錯.答案BC二、理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用例2理想變壓器連接電路如圖4甲所示，已知原、副線圈匝數(shù)比為101，當輸入電壓波形如圖乙時，電流表讀數(shù)為2 A，則()A.電壓表讀數(shù)為282 VB.電壓表讀數(shù)為28.2 VC.輸入功率為56.4 WD.輸入功率為40 W圖4答案D三、理想變壓器中的動態(tài)分析例3如圖5所示為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的交變電壓，I1為原線圈中的電流，則()A.保持U1及P的位置不變，K由a扳向b時，I1將增大B.保持U1及P的位置不變，K由b扳

8、向a時，R消耗功率減小C.保持U1不變，K接在a處，使P上滑，I1將增大D.保持P的位置不變，K接在a處，若U1增大，I1將增大圖5同理，K若由b扳向a，R消耗功率將減小，B正確.U1不變，K接在a處，使P上滑時，I2減小，I1也減小，故C錯.答案ABD四、各種各樣的變壓器例4圖6甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是()圖6A.線圈匝數(shù)n1n2，n3n2，n3n4C.甲圖中的電表是電壓表，輸出端不可短路D.乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路解析題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1n2，題圖甲中的電表為電壓表；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流

9、互感器，是升壓變壓器，n3n4，題圖乙中的電表為電流表，故選項C、D正確.答案CD課堂要點小結(jié)1.(對變壓器原理的理解)如圖7所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1n241，當導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速切割磁感線時，電流表 的示數(shù)是12 mA，則副線圈中電流表 的示數(shù)是()A.3 mA B.48 mAC.零 D.與R阻值有關(guān)自我檢測圖7解析當導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速運動時，產(chǎn)生的電流是恒定的電流，不會使副線圈的磁通量變化，因而副線圈中無感應(yīng)電流，選項C正確.答案C2.(理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用)如圖8所示，將額定電壓為60 V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上.閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交

10、流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A.以下判斷正確的是()圖8A.變壓器輸入功率為484 WB.通過原線圈的電流的有效值為0.6 AC.通過副線圈的電流的最大值為2.2 AD.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113解析變壓器的輸入功率P1P2I2U22.260 W132 W，選項A錯誤；答案BD3.(理想變壓器中的動態(tài)分析)如圖9所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想交流電表，從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓u，其瞬時值表達式為u sin (100t) V，現(xiàn)把單刀雙擲開關(guān)與a連接，則()圖9A.電壓表的示數(shù)為22 VB.流過滑動變阻器的電流的方向每秒改變100次C.在滑動變阻器的觸頭P向上移動的過程中，電壓表和電 流表的示數(shù)均變大D.若把單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，保持滑動變阻器的觸 頭P不動，電壓表示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小解析理想變壓器可以變壓、變流，但不改變功率和頻率；由交變電壓的表達式可知，