高中物理 第4章 遠(yuǎn)距離輸電 第2節(jié) 變壓器課件 魯科版選修3-2

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1、第2節(jié)變壓器 記 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1知道變壓器的構(gòu)造及幾種常見(jiàn)的變壓器，理解變壓器的工作原理2通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究理想變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，電流與匝數(shù)的關(guān)系3知道變壓器的用途，能夠運(yùn)用變壓器的變壓、變流規(guī)律定性和定量分析有關(guān)變壓器的實(shí)際問(wèn)題 學(xué) 基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué) 1定義：在交流電的傳輸過(guò)程中，能_電壓或_電壓的設(shè)備2構(gòu)造：由_和繞在鐵芯上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的_構(gòu)成(1)原線圈：與_相連的線圈，也叫做_，其兩端電壓叫做_(2)副線圈：與_相連的線圈，也叫做_，其兩端電壓叫做_3用途：改變交變電流的_，分_變壓器和降壓變壓器一、變壓器的結(jié)構(gòu)升高降低閉合鐵芯線圈電源初級(jí)線圈輸入電壓負(fù)載次級(jí)線圈輸出電壓電壓

2、升壓 當(dāng)原線圈兩端加上交變電壓時(shí)，就有_通過(guò)原線圈，并在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，鐵芯中就有變化的_，這個(gè)變化的_同樣會(huì)穿過(guò)副線圈，并在副線圈兩端產(chǎn)生_如果變壓器在傳輸電能的過(guò)程中損失的能量很小，可以忽略不計(jì)，這種變壓器就叫做_變壓器二、變壓器的工作原理交變電流磁通量磁通量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)理想 1原、副線圈沒(méi)有_，不產(chǎn)生_量2閉合鐵芯內(nèi)沒(méi)有漏磁，原、副線圈的磁通量應(yīng)_ (不包括鐵芯分支的情況)3基本公式功率關(guān)系：_電壓關(guān)系：_.電流關(guān)系：_.三、科學(xué)探究理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系電阻熱相同P入P出 1自耦變壓器：鐵芯上只繞_線圈，原、副線圈共用_繞組，如圖所示其最大優(yōu)點(diǎn)是_ _，缺點(diǎn)是_ _四、常見(jiàn)變壓器

3、1個(gè)1個(gè)可以連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓低壓端和高壓端直接有電的聯(lián)系，使用不夠安全 2三相變壓器：三個(gè)相同容量_的組合，它有_鐵芯柱，每個(gè)鐵芯柱上都繞著同一相的兩個(gè)線圈，一個(gè)是高壓線圈，另一個(gè)是低壓線圈根據(jù)用途不同，高、低壓線圈既可以按星形連接，也可以按三角形連接如圖所示 三相變壓器的外形和原理單相變壓器3個(gè) 悟 名師指點(diǎn) 一、理想變壓器的特點(diǎn)及規(guī)律 公式中的I、U均指有效值 答案：C 二、理想變壓器各物理量變化的決定因素 2輸出電流I2決定輸入電流I1，在輸入電壓U1一定的情況下，輸出電壓U2也被完全確定當(dāng)負(fù)載電阻R增大時(shí)，I2減小，則I1相應(yīng)減??；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時(shí)，I2增大，則I1相應(yīng)增大在使用變壓

4、器時(shí)，不能使變壓器次級(jí)短路3輸出功率P2決定輸入功率P1，理想變壓器的輸出功率與輸入功率相等，即P2P1.在輸入電壓U1一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻R增大時(shí)，I2減小，則變壓器輸出功率P2I2U2減小，輸入功率P 1也將相應(yīng)減??；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時(shí)，I2增大，變壓器的輸出功率P2I2U2增大，則輸入功率P1也將增大 2理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，當(dāng)S接通時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是()A副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B副線圈輸電線等效電阻R兩端的電壓將增大C通過(guò)燈泡L 1的電流減小D原線圈中的電流增大 解析：理想變壓器不計(jì)原、副線

5、圈的直流電阻，副線圈兩端的電壓UMN不受負(fù)載電阻的影響，保持不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤S接通后，副線圈回路的總電阻減小，故副線圈回路中電流I2增大因此，等效電阻R兩端的電壓增大，導(dǎo)致燈泡L1兩端的電壓減小，L1中電流減小，因此選項(xiàng)B、C正確又因UMN不變，I2增大，變壓器的輸出功率增大，輸入功率也隨之增大原線圈中電流I1增大，因此選項(xiàng)D也正確答案：BCD 1自耦變壓器如圖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三、常見(jiàn)的變壓器 2電壓互感器(1)構(gòu)造：小型降壓變壓器，如圖(a)(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

6、殼和副線圈應(yīng)接地(3)作用：將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過(guò)測(cè)量低電壓，計(jì)算出高壓電路的電壓(a)(b) 3電流互感器(1)構(gòu)造：小型升壓變壓器，如圖(b)(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 3如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器(理想變壓器)，若已知n1 n21 000 1，n3 n41 100，圖中電壓表示數(shù)為220 V，電流表示數(shù)為10 A，則高壓輸電線的輸送電功率為()A2.2103 WB2.2102 WC2.2108 W D2.2104 W 答案：C 講 典例

7、精析 如圖所示為一理想變壓器，原線圈的輸入電壓U13 300 V，副線圈的輸出電壓U2220 V，繞過(guò)鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表的示數(shù)U02 V，則變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用(1)原、副線圈的匝數(shù)各是多少？(2)當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，A2的示數(shù)I25 A，那么A1的示數(shù)是多少？(3)當(dāng)S閉合時(shí)，A 2的示數(shù)將如何變化？A1的示數(shù)如何變化？ 答案：(1)1 650匝110匝(2)0.33 A(3)變大變大 11：有一理想變壓器原線圈有440 匝，副線圈有兩個(gè)，它們的匝數(shù)分別是20 匝和30 匝，如圖所示，若原線圈接在220 V的電源上，副線圈n2的負(fù)載電阻為5.0 ，n3的負(fù)載電阻為7.5 ，求原線圈中的電流 答案

8、：0.23 A 如圖所示為一理想變壓器，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流強(qiáng)度，則()理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題 A保持U1及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，I1將增大B保持P的位置及U1不變，S由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C保持U1不變，S合在a處，使P上滑，I1將增大D保持P的位置不變，S合在a處，若U1增大，I1將增大思路點(diǎn)撥：當(dāng)S變動(dòng)時(shí) 答案：ABD 對(duì)理想變壓器，要注意以下幾點(diǎn)：(1)在理想變壓器中，副線圈的端電壓U2由輸入電壓U1和匝數(shù)比n2/n1共同決定，與負(fù)載電阻大小無(wú)關(guān)；若是非理想變壓器，則副線圈的端電壓U2相當(dāng)于電源有

9、內(nèi)阻時(shí)的路端電壓，由輸入電壓U1、匝數(shù)比n2/n1和負(fù)載電阻共同決定 (3)解決這類問(wèn)題的基本思路：首先要分清變量和不變量，弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系在理想變壓器中，U2由U1和匝數(shù)比決定：I2由U2和負(fù)載電阻決定：I1由I2和匝數(shù)比決定然后利用直流電路中的動(dòng)態(tài)分析方法，即先由局部的變化推出總電流的變化，再由此分析對(duì)其他各部分電路的影響研究過(guò)程中要交替地利用歐姆定律和串、并聯(lián)電路的性質(zhì)和特點(diǎn)，結(jié)合變壓器的關(guān)系式，進(jìn)而判斷各電表示數(shù)的變化 答案：BC 交變電流與變壓器的綜合 A電流表的示數(shù)為2 AB原、副線圈匝數(shù)比為1 2C電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D原線圈中交變電壓的頻率為10

10、0 H z思路點(diǎn)撥：解答本題時(shí)應(yīng)把握以下四點(diǎn)：(1)最大值和有效值之間的關(guān)系；(2)變壓器的變壓原理；(3)電流表、電壓表的示數(shù)均指有效值；(4)原、副線圈的匝數(shù)比等于電壓比 答案：AC 31：圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，為交流電壓表當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5 000 V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w以下判斷正確的是() 答案：BC 辨 易錯(cuò)疑難 鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖所示圖甲中電流表的讀數(shù)為1.2 A圖乙中用同一電纜線繞了3匝，則()變 壓 器 的

11、應(yīng) 用 ： 互 感 器 A這種電流表能測(cè)直流電流，圖乙的讀數(shù)為2.4 AB這種電流表能測(cè)交流電流，圖乙的讀數(shù)為0.4 AC這種電流表能測(cè)交流電流，圖乙的讀數(shù)為3.6 AD這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流，圖乙的讀數(shù)為3.6 A思路點(diǎn)撥：解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)知道鉗形電流表的測(cè)量原理(2)理解原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系 答案：C 解答本題要特別觀察圖甲中電纜線繞了1匝，從而知道原線圈的匝數(shù)增大到原來(lái)的3倍 41：為了監(jiān)測(cè)變電站向外輸電的情況，要在變電站安裝互感器，其接線示意圖如圖所示，兩互感器的匝數(shù)分別為n1、n2和n3、n4，a和b是交流電表，則() An1n2Bn3n4Ca為

12、交流電流表，b為交流電壓表Da為交流電壓表，b為交流電流表解析：電流互感器的原線圈串聯(lián)在被測(cè)電路中，副線圈上接入交流電流表，電壓互感器的原線圈并聯(lián)在被測(cè)電路中，副線圈接入交流電壓表，由此可知a為交流電壓表，b為交流電流表，C錯(cuò)，D對(duì)電壓互感器用來(lái)把高電壓變成低電壓，由變壓原理可知A對(duì)，電流互感器用來(lái)把大電流變成小電流，由變流原理可知B錯(cuò)答案：AD 練 隨堂演練 1如圖所示四個(gè)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓的是() 解析：變壓器只能對(duì)交變電流變壓，不能對(duì)直流變壓，故A、B錯(cuò)誤，由于電壓與線圈匝數(shù)成正比，所以D能實(shí)現(xiàn)升壓答案：D 解析：先計(jì)算副線圈的電壓的有效值，原線圈電壓的有效值為220 V，根據(jù)匝數(shù)之比可以得到副線圈的電壓的有效值為110 V，根據(jù)負(fù)載電阻的大小可以知道副線圈中輸出電流為2 A，根據(jù)原、副線圈的輸入和輸出功率相等可以知道原線圈中電流為1 A答案：A 3如圖(a)所示，一理想變壓器有原線圈ab和副線圈cd，匝數(shù)比為n1 n21 2，原線圈ab通有如圖(b)所示的正弦交變電流，那么在t0.2 s時(shí)刻() A鐵芯中的磁通量為零B鐵芯中的磁通量的變化率為零Cc、d兩端電壓為零D交流電流表的示數(shù)為2 A答案：A 答案：B 答案：AB 謝謝觀看！