《2020版高中物理人教选修3-2课件：5.4变压器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高中物理人教选修3-2课件：5.4变压器（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4 变 压 器 一 变压器的原理 1 构造 由闭合铁芯环绕在铁芯上的两个线圈组成 与 电源连接的线圈叫作 也叫 与负载相 连的叫作 也叫 2 原理 现象是变压器的工作基础 原线圈中电流 的大小 方向不断变化 在铁芯中激发的 也不断变 化 变化的磁场在副线圈中产生 原线圈初级线圈 副线圈次级线圈 互感 磁场 感应电动势 3 作用 改变交变电流的 不改变交变电流的 和 二 电压与匝数的关系 1 理想变压器 没有 的变压器 电压 周期频率 能量损失 2 电压与匝数的关系 原 副线圈的电压之比 等于两 个线圈的 之比 即 3 两类变压器 1 副线圈电压比原线圈电压低的变压器叫 变压 器 2 副线圈电压
2、比原线圈电压高的变压器叫 变压 器 匝数 降压 升压 思考辨析 1 变压器能改变交变电流的电压 也能改变恒定电流 的电压 2 理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流 也 能改变交变电流的功率和频率 3 理想变压器的输入和输出功率相等 4 变压器输入电流的频率越低 输出电流的电压就越 低 5 实际生活中存在原副线圈匝数相等的变压器 6 理想变压器是一种物理模型 并不实际存在 提示 1 变压器的原理是互感原理 只能工作在交流电 路中 如果变压器接入恒定直流电路中 原线圈中电流 不变 铁芯中磁通量不发生变化 没有互感现象出现 变 压器起不到变压作用 2 理想变压器只能改变交变电流的电压 不能改 变
3、电流的功率和频率 实际生活中变压器由于有能量损 耗 输出功率略有下降 但频率不变 3 理想变压器没有能量损耗 所以输入和输出功 率相等 4 变压器的输入 输出电压由变压器的匝数比决 定 与交变电流的频率无关 5 当变压器的原副线圈匝数相等时 输出和输入 电压相等 起不到变压作用 6 实际生活中变压器都有能量损耗 理想变压器 是没有能量损耗的变压器 是理想模型 实际并不存在 一 理想变压器的原理及基本规律 考查角度1 变压器的工作原理 典例1 关于 回字形铁芯 的理想变压器 下列说 法正确的是世纪金榜导学号 A 原线圈磁通量大于副线圈磁通量 B 原线圈磁通量变化率大于副线圈磁通量变化率 C 变压
4、器的工作原理是互感现象 D 变压器的输入功率大于输出功率 正确解答 选C 理想变压器中 原线圈磁通量等于 副线圈磁通量 选项A错误 原线圈磁通量变化率等于副 线圈磁通量变化率 选项B错误 变压器的工作原理是电 磁感应现象中的互感现象 选项C正确 理想变压器没有 铜损和铁损 则变压器的输入功率等于输出功率 选项D 错误 故选C 核心归纳 1 理想变压器的特点 1 原副线圈没有电阻 无热量产生 无铜损 2 变压器线圈 铁芯不漏磁 无磁损 3 变压器铁芯中无涡流产生 无铁损 总之 理想变压器没有能量损耗 输出功率等于输入功 率 2 互感现象是变压器的工作原理 易错提醒 1 变压器不能改变恒定电流的电
5、压 只能改变交变电 流的电压 2 变压器只改变交变电流的电压 不能改变交变电流 的频率 考查角度2 理想变压器的基本规律 典例2 如图所示的电路中 理想变压器原 副线圈 的匝数比n1 n2 22 1 原线圈接 u1 220 sin100 t V 的交流电 电阻R 10 电流表 电压表均 为理想电表 则 世纪金榜导学号 A 电压表的读数为10 V B 电流表的读数为22 A C 输出电流的频率为100 Hz D 变压器的输出功率为10 W 正确解答 选D 原线圈电压有效值为U1 V 220 V 则次级电压有效值为 U2 U1 10 V 则电压表 的读数为10 V 选项A错误 电流表的读数I2 1
6、 A 选 项B错误 输入 输出的频率不变 应为50 Hz 选项C错 误 变压器的输出功率为P I2U2 10 W 选项D正确 故选 D 核心归纳 1 电动势关系 由于互感现象 且没有漏磁 原 副线圈中每一匝线圈 都具有相同的 根据法拉第电磁感应定律有 E1 n1 E2 n2 所以 2 电压关系 由于不计原 副线圈的电阻 因此原线圈两端的电压 U1 E1 副线圈两端的电压U2 E2 所以 当有n组线圈时 则有 3 功率关系 对理想变压器 无能量损失 故P入 P出 4 电流关系 由功率关系 当只有一个副线圈时 I1U1 I2U2 得 当有多个副线圈时 I1U1 I2U2 I3U3 得 I1n1 I
7、2n2 I3n3 5 升 降压变压器 易错提醒 1 变压器只能改变交变电流的电压不能在直流电路中 使用 2 原 副线圈的电压 电流发生变化 而频率不变 3 当副线圈有多个线圈时 电压关系仍适用 而电流 关系式 不再适用 过关训练 1 关于变压器 下列说法不正确的是 A 变压器可以将交流电压升高或降低 B 升压变压器的原线圈匝数小于副线圈匝数 C 理想变压器的输入功率和输出功率相等 D 不论是交流电还是直流电均能进行变压 解析 选D 变压器的工作原理是互感现象 根据匝 数之比不同 将变压器分为升压变压器和降压变压器 理想变压器输出功率与输入功率相同 变压器分为升 压变压器和降压变压器 可以将交流
8、电压升高或降低 故A正确 变压器电压之比等于匝数之比 故升压变压 器的原线圈匝数小于副线圈匝数 故B正确 理想变压 器没有功率损耗 输入功率和输出功率相等 故C正确 变压器采用的互感原理 只能改变交流电压的数值 不 能改变直流电的电压 故D错误 故选D 2 2019 武汉高二检测 理想变压器的原 副线圈匝 数为n1和n2 电流为I1和I2 电压为U1和U2 功率为P1和P2 下面关系正确的是 A B C D 解析 选A 理想变压器中原副线圈的电压满足 理想变压器中不考虑铜损和铁损 输出功率等于 输入功率 即P1 P2 则U1I1 U2I2 即n1I1 n2I2 故选A 3 如图所示 为了浴室用
9、电安全 某同学用理想变压器 给浴室降压供电 理想变压器原 副线圈匝数比为 5 1 原线圈输入交变电压u 311sin 100 t V 已知 照明灯额定功率为44 W 排气扇电动机内阻为1 电 流表示数为2 A 各用电器均正常工作 电表均为理想电 表 则 A 电压表示数为62 V B 变压器的输入功率为186 W C 排气扇输出功率为43 W D 保险丝熔断电流不得低于2 A 解析 选C 变压器输入交变电压 u 311sin100 t V 有效值U 220 V 变压器原 副线 圈匝数比为5 1 所以副线圈电压U2 44 V 故A错误 电流表示数为2 A 所以输出功率P 44 2 W 88 W 所
10、以 变压器的输入功率为88 W 故B错误 照明灯的电流 I1 A 1 A 则排气扇的电流为I2 2 A 1 A 1 A 则排 气扇输出功率为P出 I2U2 r 1 44 W 12 1 W 43 W 选项C正确 变压器的初级电流为I I次 A 0 4 A 故保险丝熔断电流不得低于0 4 A 选项D错误 故选C 补偿训练 多选 如图所示 理想变压器的原线圈匝数为 n1 1 000匝 副线圈匝数为n2 200匝 交变电源的电动 势e 311sin 314t V 电阻R 88 电流表和电压表对 电路的影响忽略不计 下列结论正确的是 A 电流表A1的示数为0 10 A B 电压表V1的示数为311 V
11、C 电流表A1的示数为0 75 A D 电压表V2的示数为44 V 解析 选A D 由题意可知U1 220 V 根据 得U2 44 V 故B错误 D正确 I2 0 5 A 故C错误 根据 得I1 0 1 A 故A正确 故选A D 二 理想变压器的制约关系和动态分析 考查角度1 各量间制约关系 典例1 关于理想变压器工作时 下列说法不正确的 是 世纪金榜导学号 A 原线圈的输入功率决定于副线圈的输出功率 B 原线圈中的输入电流随副线圈中输出电流的增大而 增大 C 若原线圈两端接电压恒定的直流电源 则副线圈的输 出电压一定为零 D 当原线圈的匝数增加时 副线圈的输出电压将增大 正确解答 选D 原线
12、圈的输入功率决定于副线圈的 输出功率 选项A正确 原线圈中的输入电流随副线圈 中输出电流的增大而增大 选项B正确 变压器只能改 变交流电压 故若原线圈两端接电压恒定的直流电源 则副线圈的输出电压一定为零 选项C正确 根据 则当原线圈的匝数增加时 副线圈的输出电压将减小 选项D错误 此题选择错误的选项 故选D 核心归纳 1 电压制约 当变压器原 副线圈的匝数比 一定时 输出电压U2由输入电压U1决定 即U2 2 电流制约 当变压器原 副线圈的匝数比 一定 且输入电压U1确定时 原线圈中的电流I1由副线圈中的 输出电流I2决定 即I1 3 功率制约 1 变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定 P2
13、 P负1 P负2 2 总功率P入 P线 P2 即变压器的输入功率是由输出功 率决定的 易错提醒 理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是 量出 为入 即用户消耗多少 原线圈就提供多少 因而输出 功率决定输入功率 考查角度2 理想变压器电路的动态分析 典例2 如图所示 一理想变压器原线圈接入一交流 电源 副线圈电路中R1 R2 R3和R4均为固定电阻 开 关S是闭合的 V1和V2为理想电压表 读数分别为U1和 U2 A1 A2和A3为理想电流表 读数分别为I1 I2和I3 U1 数值不变 现断开S 下列推断中正确的是 世纪金榜导 学号 A U2变小 I3变大 B U2不变 I3变小 C I1变小
14、 I2变小 D I1变大 I2变大 解题指导 电路的动态变化的分析 总的原则就是由 部分电路的变化确定总电路的变化的情况 再确定其他 的电路的变化的情况 即先部分后整体再部分的方法 正确解答 选C 理想变压器的电压与匝数成正比 由于理想变压器原线圈接的电压不变 则副线圈电压不 变 所以V2的示数U2也不变 当S断开之后 并联电路的 电阻变大 副线圈的电阻也就变大 由于副线圈电压不 变 所以副线圈的总电流减小 即I2变小 由于电流与匝 数成反比 当副线圈的电流减小时 原线圈的电流也就 要减小 所以I1变小 由于副线圈的总电流减小 R1的电 压减小 并联电路的电压U3就会增大 所以R3的电流I3就
15、 会增大 所以C正确 故选C 核心归纳 1 理想变压器动态分析方法 1 抓住三个决定原则 输入电压U1决定输出电压U2 输 出电流I2决定输入电流I1 输出功率P2决定输入功率P1 2 把副线圈当作电源 研究副线圈电路电阻变化 3 根据闭合电路欧姆定律 判定副线圈电流的变化 功率的变化 4 根据理想变压器的变压规律 变流规律和功率规律 判定原线圈电流的变化及输入功率的变化 2 对理想变压器电路的动态分析思路 1 原 副线圈匝数比不变 分析各物理量随负载电阻 变化而变化的情况 进行动态分析的顺序是 R I2 P2 P1 I1 2 负载电阻不变 分析各物理量随匝数比的变化而变 化的情况 进行动态分
16、析的顺序是n1 n2 U2 I2 P2 P1 I1 过关训练 1 如图所示 理想变压器副线圈接有两个相同的灯泡L1 和L2 R为定值电阻 S处于断开状态 若变压器原线 圈两端的电压保持不变 则S闭合后 下列判断正确的是 A 副线圈两端的电压增大 B 原线圈中的电流减小 C 灯泡L1变亮 D 变压器的输入功率增大 解析 选D 由于输入的电压的大小和变压器的匝数 比不变 所以变压器的输出的电压始终不变 当S接通后 电路的总电阻减小 总电流变大 所以电阻R上消耗的电 压变大 由于输出的电压不变 所以灯泡L1的电压减小 灯泡变暗 故A C错误 当S接通后 电路的总电阻减小 总电流变大 而变压器的匝数比不变 所以原线圈中的 电流增大 故B错误 变压器的输出电压不变 输出电流 变大 所以输出功率变大 变压器的输入功率等于输出 功率 所以变压器的输入功率变大 故D正确 故选D 2 多选 如图所示 理想变压器原线圈两端的电压不变 电流表为理想电流表 副线圈上通过输电线接有两个 相同的灯泡L1 L2 输电线的等效电阻为R 开始开关S断 开 当开关S闭合后 以下说法正确的是世纪金榜导 学号 A 副线圈两端
