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节变压器课件

3 变压器变压器1.基本知识基本知识(1)结结构构变压器的构造和原理变压器的构造和原理(2)原原理理：当当变变压压器器的的原原线线圈圈加加上上交交变变电电压压时时,原原线线圈圈中中的的交交变变电电流流在在_中中激激发发交交变变的的_,交交变变的的_穿穿过过原原线线圈圈也也穿穿过过副副线线圈圈,在在原原、副副线线圈圈中中产产生生_当当副副线线圈圈闭闭合合时时,在在副副线线圈圈中中就就会会有有_通通过过,这这样样,虽虽然然原原、副副线线圈圈并并不不相相连连,电电能能却却从从原原线线圈圈通通过过磁磁场场传传输输给给副副线线圈圈铁芯铁芯磁通量磁通量磁通量磁通量感应电动势感应电动势交流电交流电2思考判断思考判断(1)变压变压器也能改器也能改变稳变稳恒恒电电流的流的电压电压()(2)变变压压器器的的原原理理是是一一种种电电磁磁感感应应现现象象,副副线线圈圈输输出出的的电电流是原流是原线线圈圈电电流的感流的感应电应电流流()3探究交流探究交流当当变变压压器器原原线线圈圈接接通通恒恒压压电电源源时时,与与副副线线圈圈相相连连的的小小灯灯泡泡会会发发光光吗吗？如果把蓄？如果把蓄电电池改池改换为换为交流交流电电源呢？源呢？【提提示示】左左边边接接通通恒恒压压电电源源时时,通通过过左左边边线线圈圈的的电电流流不不变变化化,它它产产生生的的磁磁场场也也不不变变,通通过过右右边边线线圈圈的的磁磁通通量量也也就就不不变变,无感应电动势在右边线圈中产生无感应电动势在右边线圈中产生,所以小灯泡不会亮所以小灯泡不会亮当当左左边边接接通通交交流流电电源源时时,通通过过左左边边线线圈圈的的电电流流不不断断的的变变化化,它它产产生生的的磁磁场场也也不不断断的的变变化化,通通过过右右边边线线圈圈的的磁磁通通量量也也就就不不断断的的变变化化,从从而而在在右右边边线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势,所所以以小小灯灯泡泡会会亮亮.当当n1n2时时,则则有有U1U2,叫叫_变压变压器器当当n1n2时时,则则有有U1n1,所所以以I1产产生生的的磁磁通通量量大大部部分分被被I2产产生生的的磁磁通通量量所所抵抵消消),这这将将在在副副线线圈圈的的两两端端感感应应出出高高电电压压(可可达达103 V以以上上),即即使使副副线线圈圈的的一一端端接接地地,对对人人及及仪仪表表仍仍不不安安全全,因因此此,电电流流互互感感器器副副线线圈圈决决不不允允许许断断路路,当当然不允许安装保险丝然不允许安装保险丝电电压压互互感感器器在在运运行行时时应应严严防防短短路路,因因短短路路时时副副线线圈圈电电路路阻阻抗抗大大大大减减小小,会会出出现现很很大大短短路路电电流流,使使副副线线圈圈严严重重发发热热而而烧烧毁毁,所以在电压互感器低压侧要安装保险丝所以在电压互感器低压侧要安装保险丝.【问题导思问题导思】1理想变压器的电压与匝数间有什么关系？理想变压器的电压与匝数间有什么关系？2理想变压器的电流与匝数间有什么关系？理想变压器的电流与匝数间有什么关系？3理想变压器的变压原理是什么？理想变压器的变压原理是什么？理想变压器的变压、变流规律理想变压器的变压、变流规律 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由于于不不计计各各种种电电磁磁能能量量的的损损失失,输输入入功功率率等等于于输输出出功功率率即即P1P2,因因为为P1U1I1,P2U2I2,1变变压压器器的的两两个个线线圈圈之之间间通通过过磁磁场场联联系系在在一一起起,两两个个线线圈间是绝缘的；圈间是绝缘的；2原原、副副线线圈圈的的感感抗抗均均趋趋于于无无穷穷大大,从从而而空空载载电电流流趋趋于于0.图图261【审题指导审题指导】解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)原、副线圈的磁通量及其变化率均相同原、副线圈的磁通量及其变化率均相同(2)磁通量变化率的最大值对应每匝线圈电压的最大值磁通量变化率的最大值对应每匝线圈电压的最大值(3)原原副副线线圈圈电电动动势势的的瞬瞬时时值值间间不不满满足足电电压压与与匝匝数数的的比比例例关系关系【答案答案】BC1如如图图262所所示示,原原、副副线线圈圈匝匝数数比比为为2 1的的理理想想变变压压器正常工作器正常工作时时()图图262A原、副原、副线线圈磁通量之比圈磁通量之比为为2 1B原、副原、副线线圈圈电电流之比流之比为为1 2C输输入功率和入功率和输输出功率之比出功率之比为为1 1D原、副原、副线线圈磁通量圈磁通量变变化率之比化率之比为为1 1【答案答案】BCD【问题导思问题导思】1理理想想变变压压器器的的电电压压、电电流流和和输输入入功功率率与与输输出出功功率率之之间存在怎样的制约关系？间存在怎样的制约关系？2如何分析变压器的动态变化情况？如何分析变压器的动态变化情况？变压器工作时的制约关系及动态分析变压器工作时的制约关系及动态分析 1电压制约电压制约当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定时时,输输出出电电压压U2由由输输入入电压电压U1决定决定,即即U2n2U1/n1.2电流制约电流制约当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定,且且输输入入电电压压U1确确定定时时,原原线线圈圈中中的的电电流流I1由由副副线线圈圈中中的的输输出出电电流流I2决决定定,即即I1n2I2/n1.3负载制约负载制约(1)变变压压器器副副线线圈圈中中的的功功率率P2由由用用户户负负载载决决定定,P2P负负1P负负2(2)变变压压器器副副线线圈圈中中的的电电流流I2由由用用户户负负载载电电压压U2确确定定,I2P2/U2.(3)总总功功率率P入入P线线P2,即即变变压压器器的的输输入入功功率率是是由由输输出出功功率决定的率决定的1电压的制约关系电压的制约关系,反映了感应电动势的因果关系反映了感应电动势的因果关系2电流和功率的制约关系电流和功率的制约关系,体现了能量守恒的特点体现了能量守恒的特点3理理想想变变压压器器的的副副线线圈圈可可以以看看做做负负载载的的无无阻阻电电源源,与与副副线圈组成的电路可以参照直流电路动态分析的方法线圈组成的电路可以参照直流电路动态分析的方法如如图图263所所示示为为一一理理想想变变压压器器S为为单单刀刀双双掷掷开开关关,P为为滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片,U1为为变变压压器器原原线线圈圈两两端端的的电电压压,I1为为原原线线圈中的圈中的电电流流,则则()图图263A保持保持U1及及P的位置不的位置不变变,S由由a合到合到b上上时时,I1将减小将减小B保保持持P的的位位置置及及U1不不变变,S由由b合合到到a上上时时,R消消耗耗的的功功率率减小减小C保持保持U1不不变变,S合在合在a处处,使使P上滑上滑,I1将增大将增大D保持保持P的位置不的位置不变变,S合在合在a处处,若若U1增大增大,I2增大增大【审题指导审题指导】审题时应注意以下问题：审题时应注意以下问题：(1)滑片滑片P的位置变化的位置变化,即负载发生变化即负载发生变化(2)S合在合在a或或b,原线圈的匝数发生变化原线圈的匝数发生变化【答案答案】BD2如如图图264所所示示,理理想想变变压压器器的的副副线线圈圈上上通通过过输输电电线线接接有有两两个个相相同同的的灯灯泡泡L1和和L2；输输电电线线的的等等效效电电阻阻为为R,开开始始时时,开关开关S断开当开关断开当开关S接通接通时时,下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A副副线线圈两端圈两端M、N的的输输出出电压电压减小减小B副副线线圈圈输电线输电线等效等效电电阻阻R上的上的电压电压降增大降增大C通通过过灯泡灯泡L1的的电电流减小流减小D变压变压器的器的输输入功率减小入功率减小图图264【答案答案】BC如如图图265甲甲、乙乙所所示示电电路路中中,当当A、B接接10 V交交变变电电压压时时,C、D间间电电压压为为4 V；当当M、N接接10 V直直流流电电压压时时,P、Q间间电电压压也也为为4 V现现把把C、D接接4 V交交流流电电压压,P、Q接接4 V直接直接电压电压,下面可表示下面可表示A、B间间和和M、N间间的的电压电压的是的是()A10 V,10 VB10 V,4 VC4 V,10 V D10 V,0综合解题方略综合解题方略变压器与分压变压器与分压 器的对比器的对比甲乙甲乙图图265【审审题题指指导导】变变压压器器的的工工作作原原理理是是电电磁磁感感应应,而而分分压压器器中的电阻元件只表现阻碍作用中的电阻元件只表现阻碍作用,它不会出现电磁感应现象它不会出现电磁感应现象【规规范范解解答答】甲甲图图是是一一个个自自耦耦变变压压器器,当当A、B作作为为输输入入端端,C、D作作为为输输出出端端时时,是是一一个个降降压压变变压压器器,两两边边的的电电压压之之比比等等于于线线圈圈的的匝匝数数之之比比当当C、D作作为为输输入入端端,A、B作作为为输输出出端端时时,是是一一个个升升压压变变压压器器,电电压压比比也也等等于于匝匝数数比比,所所以以C、D接接4 V交交流流时时,A、B间间将将得得到到10 V交交流流乙乙图图是是一一个个分分压压电电路路,当当M、N作作为为输输入入端端时时,上上下下两两个个电电阻阻上上的的电电压压跟跟它它们们的的电电阻阻的的大大小小成成正正比比但但是是当当把把电电压压加加在在P、Q两两端端时时,电电流流只只经经过过下下面面那那个个电电阻阻,上上面面的的电电阻阻中中没没有有电电流流,M、P两两端端也也就就没没有有电电势势差差,即即M、P两两点点的的电电势势相相等等所所以以当当P、Q接接4 V直直流流时时,M、N两两端电压也是端电压也是4 V.顺顺便便指指出出,如如果果M、N或或P、Q换换成成交交变变电电压压,上上述述关关系系仍仍然成立然成立,因为在交流纯电阻电路中欧姆定律照样适用因为在交流纯电阻电路中欧姆定律照样适用【答案答案】B1变压器的工作原理及用途变压器的工作原理及用途如如图图甲甲所所示示,变变压压器器的的工工作作原原理理是是当当原原线线圈圈中中有有交交变变电电流流时时,在在铁铁芯芯中中便便产产生生交交变变磁磁通通量量,而而交交变变磁磁通通量量又又会会在在副副线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势可可见见,变变压压器器只只能能工工作作在在交交流流电电路路中中,且且其其电电压压比比等等于于匝匝数数比比同同一一个个变变压压器器既既可可以以当当升升压压变变压压器器也也可可以以当当降降压压变变压压器器使使用用,副副线线圈圈两两端端的的电电压压可可以以比比原原线线圈圈的的大大、小小或或相相等等应应当当注注意意的的是是需需要要把把电电压压升升高高时时,就就得得使使用用升升压压变变压器压器,分压器是无能为力的分压器是无能为力的 甲甲 乙乙2分压器的工作原理及用途分压器的工作原理及用途分分压压器器的的工工作作原原理理是是利利用用串串联联电电路路的的分分压压原原理理,如如图图乙乙所所示示,它它是是滑滑动动变变阻阻器器的的分分压压接接法法,既既可可应应用用于于直直流流电电路路又又可可应应用于交流电路用于交流电路1一一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,下下列列的的哪哪个物理量不一定相等个物理量不一定相等()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磁通量磁通量变变化率化率【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,所所以以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；变变压压器器的的工工作作基基础础是是电电磁磁感感应应,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交交流流频频率率是是相相同同的的；理理想想变变压压器器原原线线圈圈输输入入功功