2018版高中物理 第4章 遠(yuǎn)距離輸電 4.2 變壓器課件 魯科版選修3-2.ppt

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1、第4章,遠(yuǎn)距離輸電,第2講變壓器,目標(biāo)定位,1.了解變壓器的構(gòu)造，理解變壓器的工作原理. 2.理解變壓器的變壓規(guī)律和變流規(guī)律，并運(yùn)用此規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題. 3.了解自耦變壓器的工作原理.,一、變壓器的結(jié)構(gòu) 1.構(gòu)造：主要由閉合的和繞在鐵芯上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的(繞組)組成.,鐵芯,線圈,2.物理量：(1)與電源相連的線圈叫，與負(fù)載相連的線圈叫. (2)原線圈兩端的電壓叫，用符號(hào)U1表示；副線圈兩端的電壓叫，用符號(hào)U2表示. 3.分類：按輸出電壓的升降，變壓器分為 和.,原線圈或初級(jí)線圈,副線圈或次級(jí)線圈,輸入電壓,輸出電壓,升壓變壓器,降壓,變壓器,二、變壓器的工作原理 1.工作原理：是變壓器工作

2、的基礎(chǔ). 2.理想變壓器：在理想變壓器中，通過(guò)原、副線圈的變化磁通量相同，在原、副線圈上每匝產(chǎn)生的相同.,互感現(xiàn)象,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),三、變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系,四、自耦變壓器,1.特點(diǎn)：是只有 繞組的變壓器.,1個(gè),2.作用：(1)這個(gè)繞組可以當(dāng)做原線圈接電源，而繞組的一部分當(dāng)做副線圈接負(fù)載，成為變壓器. (2)可以將繞組的一部分當(dāng)做原線圈接電源，而將整個(gè)繞組當(dāng)做副線圈接負(fù)載，成為 變壓器.,降壓,升壓,想一想1.把兩個(gè)沒(méi)有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈連接到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連接到小燈泡上(如圖1所示)，小燈泡能發(fā)光嗎？為什么？,圖1,答案能.當(dāng)左邊線圈加上交流電壓時(shí)，左邊

3、線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁通量，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(dòng)勢(shì)，右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會(huì)發(fā)光.,想一想2.若把交流電源改為蓄電池，小燈泡發(fā)光嗎？ 答案不發(fā)光.,一、變壓器“變壓”的原理電壓與匝數(shù)的關(guān)系,2.變壓器的變壓關(guān)系,3.原、副線圈的地位 (1)原線圈在其所處回路中充當(dāng)負(fù)載. (2)副線圈在其所處回路中充當(dāng)電源. 4.變壓器不改變交流電的頻率,例1關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是() A通過(guò)正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變 B穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都相等 C穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)

4、勢(shì) D原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈,BC,二、理想變壓器的功率關(guān)系和電流關(guān)系 1.理想變壓器的特點(diǎn) (1)變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)漏磁，無(wú)發(fā)熱損失. (2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻，即無(wú)能量損失. 2.理想變壓器的功率關(guān)系 從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，P入P出.,3.電流關(guān)系,(2)當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，由U1I1U2I2U3I3，得n1I1n2I2n3I3 4.電壓、電流、功率的制約關(guān)系 (1)電壓制約：輸入電壓U1決定輸出電壓U2. (2)功率制約：P出決定P入，這體現(xiàn)了能量守恒的特點(diǎn). (3)電流制約：輸出電流I2決定輸入電流I1.,例3如圖3所示，理想變壓器三個(gè)線圈的匝數(shù)之比為n

5、1n2n31051，其中n1接到220 V的交流電源上，n2和n3分別與電阻R2、R3組成閉合回路.已知通過(guò)電阻R3的電流I32 A，電阻R2110 ，求通過(guò)電阻R2的電流I2和通過(guò)原線圈的電流I1.,圖3,解析由變壓器原、副線圈電壓比等于其匝數(shù)比可得，加在R2上的電壓,根據(jù)輸出功率等于輸入功率得：U1I1U2I2U3I3 代入數(shù)據(jù)解得通過(guò)原線圈的電流為：I10.7 A.,答案1 A0.7 A,三、幾種常見(jiàn)的變壓器 1.自耦變壓器 如圖4所示，鐵芯上只繞一個(gè)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4,2.電壓互感器 (1)構(gòu)造：小型降壓變壓器，

6、如圖5甲所示. (2)接法：原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表，為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地. (3)作用：將高電壓變?yōu)榈碗妷海ㄟ^(guò)測(cè)量低電壓，計(jì)算出高壓電路的電壓.,圖5,3.電流互感器 (1)構(gòu)造：小型升壓變壓器，如圖乙所示. (2)接法：原線圈串聯(lián)在被測(cè)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：將大電流變成小電流，通過(guò)測(cè)量小電流，計(jì)算出被測(cè)電路中的大電流.,例4普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流，通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接，如圖6所示，圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時(shí)電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時(shí)電流為Icd，為了使

7、電流表能正常工作，則() A.ab接MN、cd接PQ，IabIcd B.ab接MN、cd接PQ，IabIcd C.ab接PQ、cd接MN，IabIcd D.ab接PQ、cd接MN，IabIcd,圖6,解析根據(jù)單一副線圈的理想變壓器原理，電流比值等于匝數(shù)比的倒數(shù)，可得ab接MN、cd接PQ，IabIcd，故B正確. 答案B,變壓器原理分析 1理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為101，以下說(shuō)法中正確的是() A穿過(guò)原、副線圈每一匝磁通量之比是101 B穿過(guò)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(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為101 D正常工作時(shí)原、副線圈的輸入、輸出功率之比為11,解析對(duì)于理想變

8、壓器，認(rèn)為無(wú)磁通量損失，因而穿過(guò)兩個(gè)線圈每一匝的磁通量相同，磁通量的變化率相等，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，電壓與匝數(shù)成正比，故A、C錯(cuò)誤，B正確；理想變壓器沒(méi)有能量損失，故輸入功率等于輸出功率，故D正確 答案BD,理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用 2.理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈中的電流為I1、I2，電壓為U1、U2，功率為P1、P2，關(guān)于它們之間的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是() A.I1由I2決定B.U2與負(fù)載有關(guān) C.P1由P2決定 D.以上說(shuō)法都不正確,AC,3. 如圖7所示為一理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為201，兩個(gè)標(biāo)有“12 V,6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端.當(dāng)兩燈泡都正常工作

9、時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想電表)的示數(shù)分別是() A.120 V,0.10 A B.240 V,0.025 A C.120 V,0.05 A D.240 V,0.05 A,圖7,答案D,互感器的應(yīng)用 4.如圖8所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1n21 0001，n3n41100，圖中電壓表示數(shù)為220 V，電流表示數(shù)為10 A，則高壓輸電線的送電功率為() A.2.2103 W B.2.2102 W C.2.2108 W D.2.2104 W,圖8,解析由電流互感器知電壓輸電線中電流I1 000 A，由電壓互感器知電壓U220103 V，則高壓輸電線功率PUI2.2108 W. 答案C,