《高中物理 第五章 交变电流 4 变压器课件 新人教版选修3-2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第五章 交变电流 4 变压器课件 新人教版选修3-2.ppt（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、自主学习自主学习基础知识基础知识4 变压器器学学习习目目标标1.了了解解变变压压器器的的构构造造及及几几种种常常见见的的变变压压器器2.理解互感现象和变压器的工作原理理解互感现象和变压器的工作原理(重点重点)3掌掌握握理理想想变变压压器器的的电电压压和和电电流流与与匝匝数数的的关关系系，并并能能用它解决基本问题用它解决基本问题(难点难点)合作探究合作探究重难疑点重难疑点解题技巧解题技巧素养培优素养培优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_现象象是是变压器器的的工工作作基基础，由由于于原原线圈圈中中电流流的的大大小小、方方向向在在不不断断变化化，铁芯芯中中的的_也也在在不不
2、断断变化化变化的化的_在副在副线圈中圈中产生生_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外外，某某同同学学在在进行行低低压交交流流变压器器实验的的准准备工工作作时，发现缺缺少少电源源，于于是是就就用用一一种种摩摩托托车的的蓄蓄电池池代代替替，按下按下图541进行行实验图图541则闭合合电键后后，灯灯泡泡是是否否发光光？并并解解释出出现这种种现象象的原因？的原因？1变压器器是是利利用用互互感感现象象实现了了电能能向向磁磁场能能再再到到电能的能的转化化( )2恒恒定定电流流接接入入变压器器后后也也可可发生生互互感感现象象，也也可可起起到到变压作用作用( )3变压器的器的铁芯由很薄的硅芯由
3、很薄的硅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_的的变压器器2电压与匝数关系电压与匝数关系原原、副副线圈圈的的电压之之比比，等等于于两两个个线圈圈的的_，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、副线圈的瞬时电压与匝数不成正比副线圈的瞬时电压与匝数不成正比1在在理理想想变压器器中中原原、副副线圈圈的的磁磁
4、通通量量的的变化化率率是是一一致的致的( )2理想理想变压器可以改器可以改变交交变电流的流的频率率( )3电流通流通过铁芯从原芯从原线圈流到副圈流到副线圈圈( )预习完完成成后后，请把把你你认为难以以解解决决的的问题记录在在下下面面的表格中的表格中问题1问题2问题3问题4学生分学生分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，破解疑难分层设问，破解疑难1把把两两个个没没有有用用导线相相连的的线圈圈套套在在同同一一个个闭合合铁芯芯上上，一一个个线圈圈连到到交交流流电源源的的两两端端，另另一一个个线圈圈连到到小小灯灯泡泡上上接接通通电源源，我我们会会看看到到小小灯灯泡
5、泡发光光，结合合实验现象象思思考考变压器器的的原原、副副线圈圈没没有有连在在一一起起，原原线圈圈中中的的电流流是如何是如何“流到流到”副副线圈中去的？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线圈中去副线圈中去2探究分析探究分析变压器中器中闭合合铁芯的作用是什么？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
6、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本相同基本相同第第2步步结论自我总结，素能培养自我总结，素能培养图图5431变变压压器器的的变变压压原原理理：当当原原线圈圈加加上上交交流流电压U1时，原原线圈圈中中就就有有交交变电流流，它它在在铁芯芯中中产生生变化化的的磁磁通通量量，在在原原、副副线圈圈中中都都要要产生生感感应电动势如如果果副副线圈圈是是闭合合的的，则副副线圈圈中中将将产生生交交变的的感感应电流流，它它也也在在铁芯芯中中产生生变化化的的磁磁通通量量，原原、副副线圈圈间虽然然不不相相连，电能能却却可可以以通通过磁磁场从原
7、从原线圈圈传递到副到副线圈圈(如如图543)2能能量量转转化化：变压器器通通过闭合合铁芯芯，利利用用互互感感现象象实现了了电能向磁能向磁场能再到能再到电能的能的转化化第第3步例步例证典例印证，思维深化典例印证，思维深化如如图544所所示示，理理想想变压器器原原、副副线圈圈的的匝匝数数比比n1 n24 1，当当导体体棒棒在在匀匀强强磁磁场中中向向左左做做匀匀速速直直线运运动切切割割磁磁感感线时，电流流表表A1的的示示数数为12 mA，则电流流表表A2的的示示数数为()图图544A3 mAB0C48 mA D与与负载R的的值有关有关【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
8、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，穿穿过过副副线线圈圈的的磁磁通通量量不不变变，不不能能在在副副线线圈圈中中产产生生感感应电流应电流【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到变压作用不到变压作用第第4步巧步巧练精选习题，落实强化精选习题，落实强化1(多多选)关于关于变压器，下列器，下列说法正确的是法正确的是()A变压器的
9、工作原理是器的工作原理是电磁感磁感应B所有所有变压器的工作基器的工作基础都是互感都是互感现象象C各各种种电流流接接入入变压器器的的输入入端端，变压器器都都能能持持续正常工作正常工作D只只有有交交变电流流接接入入变压器器的的原原线圈圈中中，变压器器才才能持能持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，所以变压器的工作原理是电磁感应，所以选项所以变压器
10、的工作原理是电磁感应，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
11、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常工作，所以选项正常工作，所以选项C错误，错误，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压器器的的原原、副副线圈圈中中，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交流的交流的频率率B电流的有效流的有效值C电功率功率 D磁通量的磁通量的变化率化率【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
12、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同的的，选选项项A错错误误；理理想想变变压压器器中中P入入P出出，选选项项C错错误误【答案】【答案】B学生分学生分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，破解疑难分层设问，破解疑难1理理想想变压器器有有什什么么特特点点？实际变压器器与与理理想想变压器器相比有什么区相比有什么
13、区别？【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，即不产生焦耳热原、副线圈不计内阻，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副线圈的输出功率于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于理想于理想变压器，不考器，不考虑能量能量损失，失，P入入P出出4电流关系电流关系由功率关系，当只有一个副由功率关系，当只有一个副线圈圈时，I1U1I2U2， 第第3步例步例证典例印证，思维深化典例印证，思维深
14、化(2014黄黄冈冈中中学学高高二二检检测测)一一理理想想变压器器原原、副副线圈圈匝匝数数比比n1 n211 5.原原线圈圈与与正正弦弦交交变电源源连接接，输入入电压U如如图545所示副所示副线圈圈仅接入一个接入一个10 的的电阻阻则()545【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)电电流流表表示示数数，电电热热和和功功率率需需用用交交变变电电流流有有效效值值计计算算【答案】【答案】D第第4步巧步巧练精选习题，落实强化
15、精选习题，落实强化图图5461(2013广广东东高高考考)如如图546所所示示，理理想想变压器器原原、副副线圈匝数比圈匝数比n1 n22 1， )和和均均为理想理想电表，灯泡表，灯泡电阻阻RL6 ，AB端端电压u112 sin100t(V)下下列列说法正确的是法正确的是()【答案】【答案】D2(2014山山东东高高考考)(多多选)如如图547，将将额定定电压为60 V的的用用电器器，通通过一一理理想想变压器器接接在在正正弦弦交交变电源源上上闭合合开开关关S后后，用用电器器正正常常工工作作，交交流流电压表表和和交交流流电流流表表(均均为理理想想电表表)的的示示数数分分别为220 V和和2.2 A
16、以以下下判判断断正正确确的的是是()图图547A变压器器输入功率入功率为484 WB通通过原原线圈的圈的电流的有效流的有效值为0.6 AC通通过副副线圈的圈的电流的最大流的最大值为2.2 AD变压器原、副器原、副线圈匝数比圈匝数比n1 n211 3【答案】【答案】BD学生分学生分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，破解疑难分层设问，破解疑难如如图548所所示示为理理想想变压器器，b是是原原线圈圈的的中中心心抽抽头，电压表表和和电流流表表均均为理理想想电表表从从某某时刻刻开开始始在在原原线圈圈c、d两端加上交两端加上交变电压，请探究以下几个探究以下几个问题：
17、图图5481保保持持滑滑动变阻阻器器触触头P的的位位置置不不变，当当单刀刀双双掷开开关关由由a扳扳向向b时，电压表表和和电流流表表的的示示数数如如何何变化化？变压器器的的输出功率如何出功率如何变化？化？【提提示示】理理想想变变压压器器副副线线圈圈输输出出电电压压变变大大，通通过过负负载载电电阻阻的的电电流流增增大大，电电压压表表和和电电流流表表的的示示数数均均变变大大，变变压压器的输出功率变大器的输出功率变大2单刀刀双双掷开开关关与与a连接接，在在滑滑动变阻阻器器触触头P向向上上移移动的的过程程中中，电压表表和和电流流表表的的示示数数如如何何变化化？变压器器的的输出出功功率率如如何何变化化？原
18、原线圈圈的的电流流、输入入功功率率如如何何变化化？第第2步步结论自我总结，素能培养自我总结，素能培养1电压制约电压制约当当变压器器原原、副副线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定时，输出出电压U2由由输入入电压决定，即决定，即U2n2U1/n1.2电流制约电流制约当当变压器器原原、副副线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定，且且输入入电压U1确确定定时，原原线圈圈中中的的电流流I1由由副副线圈圈中中的的输出出电流流I2决决定，即定，即I1n2I2/n1.3负载制约负载制约(1)变压器器副副线圈圈中中的的功功率率P2由由用用户负载决决定定，P2P负1P负2；(2)变压器器副副线圈圈中
19、中的的电流流I2由由用用户负载及及电压U2确确定定，I2P2/U2；(3)总功功率率P入入P线P2，即即变压器器的的输入入功功率率是是由由输出功率决定的出功率决定的4对理想变压器进行动态分析的两种常见情况对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原原、副副线圈圈匝匝数数比比不不变，分分析析各各物物理理量量随随负载电阻阻变化而化而变化的情况，化的情况，进行行动态分析的分析的顺序是序是RI2P2P1I1.(2)负载电阻阻不不变，分分析析各各物物理理量量随随匝匝数数比比的的变化化而而变化的情况，化的情况，进行行动态分析的分析的顺序是序是n1、n2U2I2P2P1I1.第第3步例步例证典例印证，思维
20、深化典例印证，思维深化(多多选)(2014广广东东高高考考)如如图549所所示示的的电路路中中，P为滑滑动变阻阻器器的的滑滑片片，保保持持理理想想变压器器的的输入入电压U1不不变，闭合合电键S，下列，下列说法正确的是法正确的是()图图549AP向下滑向下滑动时，灯，灯L变亮亮BP向下滑向下滑动时，变压器的器的输出出电压不不变CP向上滑向上滑动时，变压器的器的输入入电流流变小小DP向上滑向上滑动时，变压器的器的输出功率出功率变大大【思思路路点点拨拨】首首先先要要分分清清变变量量和和不不变变量量；其其次次明明确确各物理量间的制约关系各物理量间的制约关系【解解析析】本本题题是是理理想想变变压压器器的
21、的动动态态分分析析问问题题，首首先先要分清变量和不变量，其次明确各物理量间的制约关系要分清变量和不变量，其次明确各物理量间的制约关系由由于于理理想想变变压压器器输输入入电电压压U1不不变变，原原、副副线线圈圈匝匝数数不不变变，所所以以输输出出电电压压U2也也不不变变，灯灯L亮亮度度不不随随P的的滑滑动动改改变变，故选项故选项A错误，选项错误，选项B正确正确P向向上上滑滑动动时时，滑滑动动变变阻阻器器接接入入电电路路的的电电阻阻减减小小，负负载总电阻载总电阻R总总减小，由减小，由 【答案】【答案】BD理想变压器动态问题的处理方法理想变压器动态问题的处理方法1首首先先抓抓住住三三个个决决定定原原则
22、则：输输入入电电压压U1决决定定输输出出电电压压U2；输输出出电电流流I2决决定定输输入入电电流流I1；输输出出功功率率P2决决定定输输入入功功率率P1.2把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化3根根据据闭闭合合电电路路的的欧欧姆姆定定律律，判判定定副副线线圈圈电电流流的的变变化化、功率的变化功率的变化第第4步巧步巧练精选习题，落实强化精选习题，落实强化1(2014福福州州高高二二检检测测)用用电高高峰峰期期，电灯灯往往往往会会变暗暗，其其原原理理可可简化化为如如下下物物理理问题如如图5410所所示示，理理想想变压器器的的副副线圈圈上上，通通过输电线连
23、接接两两只只相相同同的的灯灯泡泡L1和和L2，输电线的的等等效效电阻阻为R，原原线圈圈输入入有有效效值恒恒定定的的交交流流电压，当开关当开关S闭合合时，以下，以下说法中正确的是法中正确的是()图图5410A原原线圈中圈中电流减小流减小B副副线圈圈输出出电压减小减小CR两端的两端的电压增大增大D原原线圈圈输入功率减小入功率减小【解解析析】原原线线圈圈输输入入电电压压恒恒定定，副副线线圈圈输输出出电电压压不不变变，B错错误误；当当开开关关S闭闭合合后后，电电路路中中总总电电阻阻减减小小，总总电电流流和和总总功功率率变变大大，原原线线圈圈中中电电流流和和输输入入功功率率都都变变大大，R两两端端的的电
24、压增大，故电压增大，故C正确，正确，A、D错误错误【答案】【答案】C2(多多选)有有一一理理想想变压器器的的原原线圈圈连接接一一只只交交流流电流流表表，副副线圈圈接接入入电路路的的匝匝数数可可以以通通过滑滑片片Q调节，如如图5411所所示示，在在副副线圈圈的的输出出端端连接接了了定定值电阻阻R0和和滑滑动变阻器阻器R，在原，在原线圈上加一圈上加一电压为U的交流的交流电源，源，则()图图5411A保保持持Q的的位位置置不不动，将将P向向上上滑滑动时，电流流表表的的读数数变大大B保保持持Q的的位位置置不不动，将将P向向上上滑滑动时，电流流表表的的读数数变小小C保保持持P的的位位置置不不动，将将Q向
25、向上上滑滑动时，电流流表表的的读数数变大大D保保持持P的的位位置置不不动，将将Q向向上上滑滑动时，电流流表表的的读数数变小小【答案】【答案】BC变压器与分压器的变压辨析变压器与分压器的变压辨析变变压压器器(如如图图5412甲甲所所示示)和和分分压压器器(如如图图5413乙乙所所示示)都能起到改变电压的作用，但二者又有着本质的区别都能起到改变电压的作用，但二者又有着本质的区别图图5412为了了帮帮助助同同学学们加加深深对这两两种种装装置置的的认识，更更好好地地理理解和解和应用它用它们来解决来解决实际问题，现将二者区将二者区别总结如下：如下：1工工作作原原理理不不同同：变压器器是是一一种种“电感感
26、性性装装置置”，是是根根据据电磁磁感感应原原理理工工作作的的；而而分分压器器是是一一种种“电阻阻性性装装置置”，是根据是根据电阻串阻串联分分压原理工作的原理工作的2改改变电压的的种种类不不同同：变压器器只只能能改改变交交变电压，不不能能改改变直直流流电压；而而分分压器器既既可可改改变交交变电压，也也可可改改变直流直流电压3电压的的调节范范围不不同同：变压器器可可以以使使交交流流电压升升高高或降低；而分或降低；而分压器不能使器不能使电压升高，只能使升高，只能使电压降低降低4受受负载影影响响不不同同：若若在在cd间、gh间分分别接接入入负载电阻阻R0后后，对于于变压器器，Ucd不不随随R0的的变化
27、化而而变化化；而而对于于分分压器，器，Ugh随随R0的增大而增大，随的增大而增大，随R0的减小而减小的减小而减小(2014漳漳州州高高二二检检测测)甲甲、乙乙两两电路路中中，当当a、b两两端端与与e、f两两端端分分别加加上上110 V的的交交流流电压时，测得得c、d间与与g、h间的的电压均均为55 V若若分分别在在c、d两两端端与与g、h两两端端加加上上110 V的的交流交流电压，则a、b间与与e、f间的的电压分分别为()A220 V，220 VB220 V，110 VC110 V，110 V D220 V，0【解解析析】当当a、b两两端端接接110 V电电压压时时，c、d间间获获得得的的电电
28、压压为为55 V，说说明明c、d间间线线圈圈的的匝匝数数为为原原线线圈圈a、b间间匝匝数数的的一一半半；反反过过来来，当当c、d两两端端接接110 V电电压压时时，由由电电压压与与匝匝数数的的关关系系知知，a、b间间电电压压应应为为220 V当当e、f两两端端接接110 V电电压压时时，g、h间间电电压压为为55 V，说说明明g、h间间电电阻阻为为e、f间间电电阻阻的的一半；当一半；当g、h两端接两端接110 V电压时，其等效电路如图所示电压时，其等效电路如图所示e、g间间没没有有电电流流，e、g间间电电压压为为零零，所所以以e、f间间电电压压与与g、h间电压相等，为间电压相等，为110 V，
29、故，故B正确正确【答案】【答案】B 先看名师指津先看名师指津变压器器是是一一种种电感感性性仪器器，根根据据电磁磁感感应原原理理工工作作的的，只只能能改改变交交流流电压，不不能能改改变直直流流电压；而而分分压器器是是一一种种电阻阻性性仪器器，是是根根据据电阻阻串串联分分压原原理理工工作作的的，可可以以改改变交流交流电压，也可以改，也可以改变直流直流电压 再演练应用再演练应用 图图5414(2014湖湖北北沙沙市市中中学学月月考考)如如图5414甲甲、乙乙所所示示电路路中中，当当A、B接接10 V交交流流电压时，C、D间电压为4 V；当当M、N接接10 V直直流流电压时，P、Q间电压也也为4 V现
30、把把C、D接接4 V交交流流电压，P、Q接接4 V直直流流电压，下下面面可可表表示示A、B间和和M、N间的的电压的是的是()A10 V，10 VB10 V，4 VC4 V，10 V D10 V，0【解解析析】本本题题考考查查了了变变压压器器和和分分压压器器的的原原理理及及区区别别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
31、等于于匝匝数数比比，所所以以C、D接接4 V交交流时，流时，A、B间将得到间将得到10 V交流交流 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两两端端电电压压也也是是4 V. 顺顺便便指指出出，如如果果M、N或或P、Q换换成成接接交交流流电电压压，上上述述关关系系仍仍然然成成立立，因因为为在在交交流流纯纯电电阻阻电电路路中中欧欧姆姆定定律律照照样样适适用用【答案】【答案】B
