《高中物理_第5章 交变电流 4 变压器课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理_第5章 交变电流 4 变压器课件 新人教版选修3-2（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路 物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修3-2,交变电流,第五章,第四节 变 压 器,第五章,在旷野、村庄、学校、工厂随处可见大小不同形状各异的“变压器”，它能把高电压降为低电压，又能把低电压变为高电压。如此神奇的“变压器”是怎样构成的，它的工作原理是什么？,1构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 (1)原线圈：与_相连的线圈。 (2)副线圈：与_相连的线圈。 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_。 3作用 改变交变电流的_，不改变交变电流的_和_。,变压器原理,交流电源,负载,互
2、感,磁场,感应电动势,电压,周期,频率,电压与匝数的关系,1理想变压器 没有_的变压器。 2电压与匝数的关系 3两类变压器 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压_的变压器。 (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压_的变压器。,能量损失,匝数,低,高,一、理想变压器的规律 1理想变压器的特点 (1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量。 (2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。 (3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。,2工作原理 原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈中产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势；当副线圈接负载时，
3、副线圈相当于交流电源向外界负载供电。从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电压、电流均发生了变化。,5功率关系 对于理想变压器，不考虑能量损失，P入P出。 6电流关系 若有多个副线圈时，有P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3 将U1U2U3n1n2n3代入得 n1I1n2I2n3I3,特别提醒： (1)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值其关系不成立。 (2)变压器高压圈匝数多而导线细，低压圈匝数少而导线粗，这是区别高、低压线圈的方法。,AS与a接通的瞬间，R中无感应电流 BS与a接通
4、稳定后，R两端的电压为0 CS与b接通稳定后，R两端的电压为3V DS与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为21 答案：BC,解析：A.在S与a接通的瞬间，由于电流由零突然变大，所以线圈中的磁通量会发生变化，副线圈中的R会有感应电流，所以A错误。B.在S与a接通稳定后，电路中的电流稳定，磁通量不会发生变化，所以副线圈中不会有感应电流产生，电阻R两端的电压为0，所以B正确。C.在S与b接通稳定后，由于b是交流电源，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压为3V，所以C正确。D.变压器不会改变交流电源的频率，所以原、副线圈中电流的频率是相同的，所以D错误。,二、变压器工作时的制约关系及动态分析
5、 1电压制约 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2n2U1/n1 2电流制约 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1n2I2/n1,3负载制约 变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2P负1P负2 变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2P2/U2 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。 4对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 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RI2P2P1I1
6、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，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1,特别提醒： (1)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。 (2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无内阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法。,A原线圈中的电流减小 BR两端的电压增大 C原线圈输入功率不变 D副线圈输出的电压减小,答案：B 解析：开关S闭合，用户端阻值变小，用户端干路电流增大，则原线圈中电流变大，原线圈输入功率变大，选项A、C均错误；用户端干路电流增大，则输电线R上
7、电压损失变大，选项B正确；由于原电压及匝数比不变，故副线圈输出电压不变，选项D错误。,三、几种常见的变压器 1自耦变压器 如图所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用。,2电压互感器 (1)构造：小型降压变压器，如图所示。 (2)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；为了安全，外壳和副线圈应接地。 (3)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压。,3电流互感器 (1)构造：小型升压变压器，如图所示。 (2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表，为了安全，外壳和副线圈应接地。 (3)作用：将大电
8、流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流。,A. 线圈N1两端电压高于线圈N2两端电压 B. 线圈N3中电流小于线圈N4中电流 C. 甲图中的电表是电压表，乙图中的电表是电流表 D. 甲图中的电表是电流表，乙图中的电表是电压表 答案：AC 解析：甲并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以U1U2，由图可知，乙串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以I3I4，综上所述，AC正确，故BD错误。,理想变压器规律的应用,A电流表的示数为2A B
9、原、副线圈匝数比为12 C变压器的输入功率为220W D副线圈中交变电压的频率为100Hz,答案：AC,A1 100,360 B1 100,180 C2 200,180 D2 200,360 答案：B,理想变压器各物理量的动态分析,A保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 B保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小 C保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大 D保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大,答案：ABD,点评：(1)对电压大小，条件充分时只需根据原线圈电压和原、副线圈匝数确定。 (2)P1、P2、I1、I2的判断，往往都与R的大小有关，
10、对P1、I1的确定，需从P2、I2入手。,A电压表V1示数增大 B电压表V2、V3示数均增大 C该变压器起升压作用 D变阻器滑片是沿cd的方向滑动 答案：D,开放探究,答案：当开关S闭合后，变压器的原线圈中是恒定电流，铁芯中的磁通量不变，副线圈中没有感应电动势，火花塞上电压为零。当开关从闭合到突然断开，铁芯中磁通量突然变小，在副线圈中会产生一个瞬时高电压(脉冲高电压可达104V左右)，使火花塞产生电火花。,(1)将左边线圈与低压交流电源相接，所用接线柱为“0,8”两个，输入电压为15V，合上开关，听到有轻微的“嗡嗡”声，然后将多用电表的两个表笔分别接在右边线圈“0,4”两个接线柱上，测出交流电
11、压为5.6V。 (2)将左边线圈接“0,2”两个接线柱，输入电压改为8.8V，合上开关，听到有很响的“嗡嗡”声，然后将多用电表的两个表笔分别接在右边线圈“0,4”两个接线柱上，测出交流电压为16V。 这个实验中变压器原、副线圈两端的电压与匝数不成正比，其原因可能是_。,A实际变压器的磁通量并没有全部集中在铁芯中 B绕制原副线圈的铜线有电阻，会产生焦耳热，使变压器损失了一部分能量 C交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，铁芯振动发声，使变压器损失了一部分能量 D由于铁芯是用硅钢片叠合而成，比整块硅钢铁芯的涡流更强，变压器损失的能量更大 答案：ABC 解析：实际变压器中“漏磁”是不可避免的，A正确；铜
12、线的电阻，会产生热量损失能量，B正确；芯片之间有间隙，振动发出“嗡嗡”声，损失能量，C正确；铁芯用硅钢片叠合，是为了防止涡流，D错误。,易错点：不能正确地分析变压器的动态变化问题,A由图甲可知MN两端输出交流电压不可能高于36V B当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大 C当滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大 D当滑动变阻器滑片向下滑动时，要保持电阻R2消耗的电功率不变，则应适当逆时针转动滑动触头P,错因分析：错解1 对自耦变压器的调压原理不够清楚，不知道变压器次级线圈的匝数即为PB间的匝数，故对滑动触头P逆时针转动的结果判断不出，并以为次级线圈接负载的
13、一定是降压变压器，所以MN两端电压应小于36V而错选A项。 错解2 不理解变压器的工作原理，认为输出电压升高则交流电压的频率变大而错选B项。 错解3 不能正确的分析变压器的动态变化，认为要保持电阻R2消耗的电功率不变，则应保持电压表示数不变，因此认为应该保持滑动触头P位置不变，故漏选D项。,正确解答：由图甲可知，CD端输入的交变电压为36V，输出端MN间线圈匝数可以小于、等于或大于CD间线圈匝数，因此变压器的输出电压可以高于36V，A项错误；当变压器滑动触头P逆时针转动时，MN间线圈匝数增多，变压器输出电压升高，但频率与匝数无关且保持不变，B项错误；当滑动变阻器滑片向上滑动时，R3阻值增大，负载电阻增大，电流减小，电流表读数变小，电阻R1两端电压U1IR1减小，电压表读数UUMNU1增大，C项正确；当滑动变阻器滑片向下滑动时，R3阻值减小，负载电阻减小，电流增大，故R2两端电压减小，电功率减小，要保持其电功率不变，则应保持两端电压不变，由UUMNIR1，可知应增大UMN，即增加PB间线圈匝数，滑动触头应该逆时针转动，D项正确。 正确答案：CD,
