2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章交变电流第3节变压器(6)课件

变压变压器器1构造构造变变压压器器由由_和和绕绕在在铁铁芯芯上上的的两两个个_组组成成,与与交交流流电电源源连连接接的的线线圈圈叫叫_,与与负负载载连连接接的的线线圈圈叫叫_闭合铁芯闭合铁芯线圈线圈原线圈原线圈副线圈副线圈2原理原理_现现象象是是变变压压器器的的工工作作基基础础,由由于于原原线线圈圈中中电电流流的的大大小小、方方向向在在不不断断变变化化,铁铁芯芯中中的的_也也在在不不断断变变化化变变化的化的_在副在副线线圈中圈中产产生生_互感互感磁场磁场磁场磁场感应电动势感应电动势在在课课外外,某某同同学学在在进进行行低低压压交交流流变变压压器器实实验验的的准准备备工工作作时时,发发现现缺缺少少电电源源,于于是是就就用用一一种种摩摩托托车车的的蓄蓄电电池池代代替替,按按下下图图541进进行行实验实验图图541则则闭闭合合电电键键后后,灯灯泡泡是是否否发发光光？并并解解释释出出现现这这种种现现象象的的原因？原因？1变变压压器器是是利利用用互互感感现现象象实实现现了了电电能能向向磁磁场场能能再再到到电电能的能的转转化化()2恒恒定定电电流流接接入入变变压压器器后后也也可可发发生生互互感感现现象象,也也可可起起到到变压变压作用作用()3变压变压器的器的铁铁芯由很薄的硅芯由很薄的硅钢钢片叠合而成片叠合而成()1理想变压器理想变压器没有没有_的的变压变压器器2电压与匝数关系电压与匝数关系原原、副副线线圈圈的的电电压压之之比比,等等于于两两个个线线圈圈的的_,即即：.能量损失能量损失匝数之比匝数之比【提提示示】当当原原线线圈圈电电压压最最大大时时,电电流流最最大大,但但电电流流的的变变化化率率为为零零,此此时时副副线线圈圈中中磁磁场场最最强强,但但磁磁通通量量的的变变化化率率为为零零,故故此此时时副副线线圈圈两两端端的的电电压压为为零零,即即U20.可可见见,原原、副副线线圈圈的的瞬瞬时电压与匝数不成正比时电压与匝数不成正比1在在理理想想变变压压器器中中原原、副副线线圈圈的的磁磁通通量量的的变变化化率率是是一一致的致的()2理想理想变压变压器可以改器可以改变变交交变电变电流的流的频频率率()3电电流通流通过铁过铁芯从原芯从原线线圈流到副圈流到副线线圈圈()学生分学生分组组探究一探究一变压器的工作原理变压器的工作原理第第1步探究步探究分层设问分层设问,破解疑难破解疑难1把把两两个个没没有有用用导导线线相相连连的的线线圈圈套套在在同同一一个个闭闭合合铁铁芯芯上上,一一个个线线圈圈连连到到交交流流电电源源的的两两端端,另另一一个个线线圈圈连连到到小小灯灯泡泡上上接接通通电电源源,我我们们会会看看到到小小灯灯泡泡发发光光,结结合合实实验验现现象象思思考考变变压压器器的的原原、副副线线圈圈没没有有连连在在一一起起,原原线线圈圈中中的的电电流流是是如如何何“流流到到”副副线线圈中去的？圈中去的？【提提示示】变变压压器器的的原原、副副线线圈圈虽虽然然都都套套在在同同一一个个铁铁芯芯上上,但但两两线线圈圈是是彼彼此此绝绝缘缘的的,原原线线圈圈是是利利用用了了互互感感现现象象在在副副线线圈圈中中感感应应出出电电流流的的,并并不不是是原原线线圈圈的的电电流流直直接接流流到到副副线线圈圈中去中去2探究分析探究分析变压变压器中器中闭闭合合铁铁芯的作用是什么？芯的作用是什么？【提提示示】变变压压器器的的铁铁芯芯为为闭闭合合铁铁芯芯,形形成成一一个个闭闭合合磁磁路路,使使副副线线圈圈中中的的磁磁通通量量变变化化与与原原线线圈圈中中的的磁磁通通量量变变化化基基本本相同相同第第2步步结论结论自我总结自我总结,素能培养素能培养图图5431变变压压器器的的变变压压原原理理：当当原原线线圈圈加加上上交交流流电电压压U1时时,原原线线圈圈中中就就有有交交变变电电流流,它它在在铁铁芯芯中中产产生生变变化化的的磁磁通通量量,在在原原、副副线线圈圈中中都都要要产产生生感感应应电电动动势势如如果果副副线线圈圈是是闭闭合合的的,则则副副线线圈圈中中将将产产生生交交变变的的感感应应电电流流,它它也也在在铁铁芯芯中中产产生生变变化化的的磁磁通通量量,原原、副副线线圈圈间间虽虽然然不不相相连连,电电能能却却可可以以通通过过磁磁场场从从原原线线圈圈传递传递到副到副线线圈圈(如如图图543)2能能量量转转化化：变变压压器器通通过过闭闭合合铁铁芯芯,利利用用互互感感现现象象实实现现了了电电能向磁能向磁场场能再到能再到电电能的能的转转化化第第3步例步例证证典例印证典例印证,思维深化思维深化如如图图544所所示示,理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比n1 n24 1,当当导导体体棒棒在在匀匀强强磁磁场场中中向向左左做做匀匀速速直直线线运运动动切切割割磁磁感感线线时时,电电流流表表A1的的示示数数为为12 mA,则则电电流流表表A2的的示示数数为为()图图544A3 mAB0C48 mA D与与负载负载R的的值值有关有关【解解析析】当当导导体体棒棒做做匀匀速速直直线线运运动动切切割割磁磁感感线线时时,在在原原线线圈圈中中产产生生恒恒定定不不变变的的电电流流,铁铁芯芯中中产产生生的的磁磁场场是是不不变变的的,穿过副线圈的磁通量不变穿过副线圈的磁通量不变,不能在副线圈中产生感应电流不能在副线圈中产生感应电流【答案答案】B变压器的作用变压器的作用如如果果变变压压器器接接在在直直流流电电路路中中,原原线线圈圈中中电电流流不不变变,在在铁铁芯芯中中不不能能引引起起磁磁通通量量的的变变化化,没没有有互互感感现现象象,变变压压器器起起不不到到变变压压作用作用第第4步巧步巧练练精选习题精选习题,落实强化落实强化1(多多选选)关于关于变压变压器器,下列下列说说法正确的是法正确的是()A变压变压器的工作原理是器的工作原理是电电磁感磁感应应B所有所有变压变压器的工作基器的工作基础础都是互感都是互感现现象象C各各种种电电流流接接入入变变压压器器的的输输入入端端,变变压压器器都都能能持持续续正正常工作常工作D只只有有交交变变电电流流接接入入变变压压器器的的原原线线圈圈中中,变变压压器器才才能能持持续续正常工作正常工作【解解析析】变变压压器器之之所所以以能能变变压压,是是因因为为原原线线圈圈接接交交流流电电源源时时,有有交交变变电电流流流流过过原原线线圈圈,引引起起穿穿过过原原、副副线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化,在在原原、副副线线圈圈中中都都产产生生了了感感应应电电动动势势,所所以以变变压压器的工作原理是电磁感应器的工作原理是电磁感应,所以选项所以选项A正确；正确；有有一一种种变变压压器器叫叫自自耦耦变变压压器器,它它只只有有一一个个线线圈圈绕绕在在铁铁芯芯上上,但但有有三三个个抽抽头头,可可升升压压、也也可可降降压压,这这种种变变压压器器的的工工作作基基础础是是自自感感,也也就就是是说说,当当变变压压器器是是利利用用两两个个线线圈圈变变压压时时,其其工工作作基基础础是是互互感感,当当变变压压器器是是利利用用一一个个线线圈圈变变压压时时,其其工工作作基基础础是是自自感感,所所以以选选项项B错错误误；变变压压器器要要想想持持续续正正常常工工作作,原原线线圈圈必必须须接接入入交交变变电电流流,若若接接入入直直流流电电,原原、副副线线圈圈中中不不可可能能出出现现持持续续的的感感应应电电动动势势,变变压压器器不不能能持持续续正正常常工工作作,所所以以选选项项C错错误误,D正确正确【答案答案】AD2一一个个正正常常工工作作的的理理想想变变压压器器的的原原、副副线线圈圈中中,下下列列物理量不一定相等的是物理量不一定相等的是()A交流的交流的频频率率B电电流的有效流的有效值值C电电功率功率 D磁通量的磁通量的变变化率化率【解解析析】变变压压器器可可以以改改变变原原、副副线线圈圈中中的的电电流流,因因此此原原、副副线线圈圈中中的的电电流流不不一一定定有有相相同同的的有有效效值值,选选项项B正正确确；由由于于穿穿过过原原线线圈圈的的磁磁通通量量全全部部穿穿过过副副线线圈圈,因因而而原原、副副线线圈圈的的磁磁通通量量变变化化率率相相同同,选选项项D错错误误；变变压压器器的的工工作作基基础础是是互互感感现现象象,副副线线圈圈中中感感应应的的交交流流频频率率与与原原线线圈圈中中交交流流频频率率是是相相同的同的,选项选项A错误；理想变压器中错误；理想变压器中P入入P出出,选项选项C错误错误【答案答案】B学生分学生分组组探究二探究二理想变压器中的几个关系理想变压器中的几个关系第第1步探究步探究分层设问分层设问,破解疑难破解疑难1理理想想变变压压器器有有什什么么特特点点？实实际际变变压压器器与与理理想想变变压压器器相比有什么区相比有什么区别别？【提示提示】理想变压器有三个特点：理想变压器有三个特点：(1)变压器铁芯内无漏磁；变压器铁芯内无漏磁；(2)原、副线圈不计内阻原、副线圈不计内阻,即不产生焦耳热即不产生焦耳热(3)变变压压器器自自身身的的能能量量损损耗耗不不计计,原原线线圈圈的的输输入入功功率率等等于于副线圈的输出功率副线圈的输出功率实际变压器不可避免地存在损耗实际变压器不可避免地存在损耗3功率关系功率关系对对于理想于理想变压变压器器,不考不考虑虑能量能量损损失失,P入入P出出4电流关系电流关系由功率关系由功率关系,当只有一个副当只有一个副线线圈圈时时,I1U1I2U2,第第3步例步例证证典例印证典例印证,思维深化思维深化一一理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈匝匝数数比比n1 n211 5.原原线线圈圈与与正正弦弦交交变变电电源源连连接接,输输入入电电压压U如如图图545所所示示副副线线圈圈仅仅接入一个接入一个10 的的电电阻阻则则()5 4 5【思路点拨思路点拨】解答本题时应把握以下三点：解答本题时应把握以下三点：(1)正弦交变电流峰值与有效值的关系正弦交变电流峰值与有效值的关系(2)变压器原、副线圈电压与匝数的关系变压器原、副线圈电压与匝数的关系(3)电流表示数电流表示数,电热和功率需用交变电流有效值计算电热和功率需用交变电流有效值计算【答案答案】D第第4步巧步巧练练精选习题精选习题,落实强化落实强化图图5461(2013广广东东高高考考)如如图图546所所示示,理理想想变变压压器器原原、副副线线圈匝数比圈匝数比n1 n22 1,)和和均均为为理想理想电电表表,灯泡灯泡电电阻阻RL6,AB端端电电压压u112 sin100t(V)下下列列说说法正确的是法正确的是()【答案答案】D2(多多选选)如如图图547,将将额额定定电电压压为为60 V的的用用电电器器,通通过过一一理理想想变变压压器器接接在在正正弦弦交交变变电电源源上上闭闭合合开开关关S后后,用用电电器器正正常常工工作作,交交流流电电压压表表和和交交流流电电流流表表(均均为为理理想想电电表表)的的示示数数分分别为别为220 V和和2.2 A以下判断正确的是以下判断正确的是()图图547A变压变压器器输输入功率入功率为为484 WB通通过过原原线线圈的圈的电电流的有效流的有效值为值为0.6 AC通通过过副副线线圈的圈的电电流的最大流的最大值为值为2.2 AD变压变压器原、副器原、副线线圈匝数比圈匝数比n1 n211 3【答案答案】BD学生分学生分组组探究三探究三变压器的动态分析变压器的动态分析第第1步探究步探究分层设问分层设问,破解疑难破解疑难如如图图548所所示示为为理理想想变变压压器器,b是是原原线线圈圈的的中中心心抽抽头头,电电压压表表和和电电流流表表均均为为理理想想电电表表从从某某时时刻刻开开始始在在原原线线圈圈c、d两端加上交两端加上交变电压变电压,请请探究以下几个探究以下几个问题问题：图图5481保保持持滑滑动动变变阻阻器器触触头头P的的位位置置不不变变,当当单单刀刀双双掷掷开开关关由由a扳扳向向b时时,电电压压表表和和电电流流表表的的示示数数如如何何变变化化？变变压压器器的的输输出功率如何出功率如何变变化？化？【提提示示】理理想想变变