浙江省2018-2019版高中物理 第五章 交變電流 第4課時 變壓器課件 新人教版選修3-2.ppt

第4課時變壓器,研究選考把握考情,知識點一變壓器的構造和原理,基 礎 梳 理,1.變壓器的構造： 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(匝數用n1表示，又叫做_)，與_相連的另一個線圈叫副線圈(匝數用n2表示，又叫做_)，兩個線圈都繞在_上。如圖1所示。,交流電源,初級線圈,負載,次級線圈,閉合鐵芯,圖1,2.變壓器的工作基礎是_。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”),互感現象,變化,恒定,1.對變壓器工作原理的理解。如圖2所示，當原線圈上加交流電壓U1時，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產生交變的磁通量，在副線圈中要產生感應電動勢U2。如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產生交變的感應電流，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過磁場從原線圈傳遞到副線圈。其能量轉換方式為：原線圈電能磁場能副線圈電能。,要 點 精 講,圖2,(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電源。,2.原、副線圈的地位,A.3 mAB.0 C.48 mA D.與負載R的值有關 解析導體棒向左勻速切割磁感線時，在線圈n1中通過的是恒定電流，不能引起穿過線圈n2的磁通量變化，在副線圈n2上無感應電動勢出現，所以電流表A2中無電流通過。故選項B正確。 答案B,【例1】 如圖3所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為n1n241，當導體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時，電流表 的示數是12 mA，則電流表 的示數為(),圖3,名師點睛本題常見錯誤是忽略了變壓器的工作條件，只有原線圈中的電流是變化的，才能引起副線圈中的磁通量發(fā)生變化，產生感應電動勢。,知識點二理想變壓器電壓與匝數的關系,1.理想變壓器： 沒有_損失的變壓器。,基 礎 梳 理,3.降壓變壓器： 副線圈的電壓比原線圈的電壓_的變壓器。 4.升壓變壓器： 副線圈的電壓比原線圈的電壓_的變壓器。,能量,低,高,要 點 精 講,1.理想變壓器的特點 理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗。實際變壓器一般可看成理想變壓器。 2.對理想變壓器“變壓”原理的理解,【例2】 如圖中，可以將電壓升高給電燈供電的變壓器是(),解析變壓器只能對交變電流實現變壓，不能對直流變壓，故選項A、D錯誤；由于電壓與變壓器線圈匝數成正比，副線圈匝數多于原線圈的變壓器才能實現升壓，所以選項B錯誤，C正確。 答案C,【跟蹤訓練1】 某型號家用交流穩(wěn)壓器中，變壓器的原、副線圈都帶有滑動觸頭，如圖4所示，當變壓器輸入電壓發(fā)生變化時，可通過向上、向下調節(jié)P1、P2的位置，使輸出電壓穩(wěn)定在220 V?，F發(fā)現輸出電壓低于220 V，欲通過調節(jié)P1、P2的位置使輸出電壓穩(wěn)定在220 V，下列措施可行的是(),圖4 A.保持P1不動，將P2向上移B.保持P2不動，將P1向下移 C.將P1向上移，同時P2向下移D.將P1向下移，同時P2向上移,答案ABD,【跟蹤訓練2】 將輸入電壓為220 V，輸出電壓為6 V的變壓器，改裝成輸出電壓為30 V的變壓器，副線圈原來的匝數為30匝，原線圈的匝數不變，則副線圈應增加的匝數為() A.150匝 B.144匝 C.130匝 D.120匝,答案D,知識點三理想變壓器中的功率關系及電流關系,1.理想變壓器的特點： (1)變壓器鐵芯內無_；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.功率關系： _ 。,基 礎 梳 理,漏磁,發(fā)熱,內阻,P入=P出,I2U2,要 點 精 講,要點1對理想變壓器規(guī)律的理解,2.變壓器能改變交變電壓、交變電流，但不能改變功率和交變電流的頻率，輸入功率總等于輸出功率，副線圈中交變電流的頻率總等于原線圈中交變電流的頻率。 3.變壓器的電流關系也是有效值(或最大值)間的關系。,【例3】 如圖5所示，理想變壓器原、副線圈匝數之比為201，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“200 V60 W”燈泡一只且燈泡正常發(fā)光。則(),A.電流表的示數為0.015 A B.電源輸出功率為1 200 W C.電流表的示數為6 A D.原線圈端電壓為10 V,圖5,答案A,【跟蹤訓練3】 理想變壓器連接電路如圖6甲所示，已知原、副線圈匝數比為101，當輸入電壓波形如圖乙時，電流表讀數為2 A，則(),圖6 A.電壓表讀數為282 V B.電壓表讀數為28.2 V C.輸入功率為56.4 W D.輸入功率為40 W,答案D,要點2理想變壓器中各量的制約關系和動態(tài)分析 1.理想變壓器工作時各量的制約關系,(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減小，P出為0，P入為0。,2.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RI2P2P1I1。 (2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數之比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P2P1I1。,特別提醒(1)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是“量出為入” ，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率。 (2)可以把理想變壓器的副線圈看作給用戶供電的無阻電源，對負載電路進行動態(tài)分析時，可以參照直流電路動態(tài)分析的方法。,【例4】 如圖7所示為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈上的電壓，則(),圖7 A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大 B.保持P的位置及U1不變，K由b合到a時，R消耗的功率將減小 C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大 D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大,答案ABD,知識點四 實驗：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系,1.實驗目的：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系。 2.實驗原理：原線圈通過電流時，鐵芯中產生磁場，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷的變化，變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢，副線圈中就存在輸出電壓，本實驗通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓與匝數的關系。 3.實驗器材：兩只多用電表(或兩只交直流數字電壓表)、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干。,要點精講,4.實驗步驟,(1)按如圖8所示連接好電路，將兩個多用電表調到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數。,圖8,(2)接通學生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中。 (3)保持匝數不變，多次改變輸入電壓，記錄下每次的兩個電壓值。 (4)保持電壓、原線圈的匝數不變，多次改變副線圈的匝數，記錄下每次的副線圈匝數和對應的電壓值。,5.數據記錄與處理,6.結論：原、副線圈的電壓比與原、副線圈的匝數比相等。 7.誤差分析 (1)實驗變壓器存在各種損耗。 (2)交流電表的讀數存在誤差。,8.注意事項,(1)在改變學生電源電壓、線圈匝數前均要先斷開開關，再進行操作。 (2)為了人身安全學生電源的電壓不能超過12 V，不能用手接觸裸露的導線和接線柱。 (3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測量。,【例5】 在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗中，實驗室中備有下列可供選擇的器材： A.可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數的線圈) B.條形磁鐵 C.直流電源 D.多用電表 E.開關、導線若干 上述器材在本實驗中不必用到的是_(填器材前的序號)，本實驗中還需用到的器材有_。 答案BC低壓交流電源,【例6】 做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗時，原線圈接在學生電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是() A.原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋 B.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋 C.原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋 D.原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋 解析副線圈上的感應電動勢是通過兩個線圈間的互感現象產生的，所以原線圈上的電流應該是變化的，應為交流電流，電壓為交流電壓，故D正確。 答案 D,1.關于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是() A.通有正弦交變電流的原線圈產生的磁通量不變 B.穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等 C.穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產生感應電動勢 D.原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈 解析通有正弦交變電流的原線圈產生的磁場是變化的，由于面積S不變，故磁通量變化，A錯誤；因理想變壓器無漏磁，故B錯誤；由互感現象知C正確；原線圈中的電能轉化為磁場能又轉化為電能，原、副線圈通過磁場聯系在一起，故D錯誤。 答案C,2.理想變壓器原、副線圈匝數比為51，正常工作時，下列說法正確的是() A.穿過原、副線圈的磁通量相等，且每一匝線圈磁通量的變化率相等 B.原、副線圈每一匝產生的電動勢瞬時值之比為51 C.原、副線圈的電壓之比為51 D.原、副線圈的輸入、輸出功率之比為11 解析對理想變壓器，無磁通量損失，因而穿過兩個線圈的磁通量相等，磁通量變化率也相等，因而每匝線圈產生的感應電動勢相等，所以電壓與匝數成正比，A、C正確，B錯誤；理想變壓器可以忽略各種損耗，故輸入功率等于輸出功率，D正確。 答案ACD,3.如圖9甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A的保險絲L，原線圈匝數n1600 匝，副線圈匝數n2120 匝。當原線圈接在如圖乙所示的交流電源上，要使整個電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接(),圖9 A.阻值為12 的電阻 B.并聯兩盞“36 V40 W”的燈泡 C.工作頻率為10 Hz的用電設備 D.耐壓值為36 V的電容器,答案B,4.如圖10，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S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數分別為220 V和2.2 A。以下判斷正確的是(),圖10 A.變壓器輸入功率為484 W B.通過原線圈的電流的有效值為0.6 A C.通過副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數比n1：n2113,答案BD,5.如圖11所示，理想變壓器原線圈接一交流電源，副線圈回路中有一定值電阻R和兩個小燈泡L1、L2，最初開關S是斷開的，現閉合開關S，則(),圖11 A.副線圈兩端電壓變大 B.小燈泡L1變亮 C.交流電流表A1示數變大 D.電阻R中的電流變小,解析閉合開關S，副線圈兩端電壓不變，選項A錯誤；同時副線圈回路中總電阻變小，所以副線圈輸出電流變大，電阻R中的電流變大，小燈泡L1兩端電壓降低，小燈泡L1變暗，選項B、D錯誤；由于原、副圈匝數比一定，當副線圈的輸出電流增大時，原線圈的輸入電流也增大，所以交流電流表A1示數變大，選項C正確。 答案C,