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

第2節(jié)變壓器 記 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1知道變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器，理解變壓器的工作原理2通過實驗，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)變壓器的實際問題 學(xué) 基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué) 1定義：在交流電的傳輸過程中，能_電壓或_電壓的設(shè)備2構(gòu)造：由_和繞在鐵芯上的兩個或兩個以上的_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線圈輸入電壓負(fù)載次級線圈輸出電壓電壓升壓 當(dāng)原線圈兩端加上交變電壓時，就有_通過原線圈，并在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場，鐵芯中就有變化的_，這個變化的_同樣會穿過副線圈，并在副線圈兩端產(chǎn)生_如果變壓器在傳輸電能的過程中損失的能量很小，可以忽略不計，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)電動勢理想 1原、副線圈沒有_，不產(chǎn)生_量2閉合鐵芯內(nèi)沒有漏磁，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、常見變壓器1個1個可以連續(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：三個相同容量_的組合，它有_鐵芯柱，每個鐵芯柱上都繞著同一相的兩個線圈，一個是高壓線圈，另一個是低壓線圈根據(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 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，I2減小，則I1相應(yīng)減??；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，I2增大，則I1相應(yīng)增大在使用變壓器時，不能使變壓器次級短路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，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?。划?dāng)負(fù)載電阻R減小時，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輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開始時，開關(guān)S斷開，當(dāng)S接通時，以下說法中正確的是()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：理想變壓器不計原、副線圈的直流電阻，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A錯誤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D也正確答案：BCD 1自耦變壓器如圖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三、常見的變壓器 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，外殼和副線圈應(yīng)接地(3)作用：將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過測量低電壓，計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，通過測量小電流，計算出被測電路中的大電流 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斷開時，A2的示數(shù)I25 A，那么A1的示數(shù)是多少？(3)當(dāng)S閉合時，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，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：0.23 A 如圖所示為一理想變壓器，S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電壓，I1為原線圈中的電流強(qiáng)度，則()理想變壓器的動態(tài)分析問題 A保持U1及P的位置不變，S由a合到b時，I1將增大B保持P的位置及U1不變，S由b合到a時，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變動時 答案：ABD 對理想變壓器，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)于電源有內(nèi)阻時的路端電壓，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，再由此分析對其他各部分電路的影響研究過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100 H z思路點(diǎn)撥：解答本題時應(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值大于5 000 V時，就會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 應(yīng) 用 ： 互 感 器 A這種電流表能測直流電流，圖乙的讀數(shù)為2.4 AB這種電流表能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為0.4 AC這種電流表能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為3.6 AD這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，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)增大到原來的3倍 41：為了監(jiān)測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，D對電壓互感器用來把高電壓變成低電壓，由變壓原理可知A對，電流互感器用來把大電流變成小電流，由變流原理可知B錯答案：AD 練 隨堂演練 1如圖所示四個電路，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓的是() 解析：變壓器只能對交變電流變壓，不能對直流變壓，故A、B錯誤，由于電壓與線圈匝數(shù)成正比，所以D能實現(xiàn)升壓答案：D 解析：先計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！