2013-2014学年高中物理人教版选修3-2同步辅导与检测课件：第5章第4节变压器.ppt

金品质高追求 我们让你更放心 ！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 第4节节 变压变压 器 交变电流 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 变压器与分压器的比较 变压器和分压器都是用来改变电压的设备在改变电压时 ，它们既有相同点也有区别 1变压器的工作原理及用途 如右图所示，变压器的工作 原理是当原线圈中有交变电流时， 在铁芯中便产生交变磁通量，而 交变磁通量又会在副线圈中产生感应电动势可见，变压器只 能工作在交流电路中且其电压比等于匝数比同一个变压器 既可以当升压变压器也可以当降压变压器使用，副线圈两端的 电压可以比原线圈电压大、小或相等应当注意的是需要把电 压升高时，就得使用升压变压器，分压器是无能为力的 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 2分压器的工作原理及用途 分压器的工作原理是利用串联电路的分压原理如右 图所示它是滑动变阻器的分压接法，既可应用于直流电 路又可应用于交流电路 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 1变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的 一个线圈与交流电源连接，叫做_，也叫_ ；另一个线圈与负载连接，叫做_，也叫_ 2_是变压器工作的基础 3原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的_， 公式为_ 4_的变压器叫做理想变压器 1原线圈 初级线圈 副线圈 次级线圈 2互感现象 4没有能量损失 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 一、变压器的构造和原理 1变压器的构造 如下图所示为变压器的结构图，原线圈接电源，副线圈 接负载，两个线圈都绕在叠合而成的硅钢片上，硅钢片都涂 有绝缘漆 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 2变压器的工作原理 变压器的变压原理是电磁感应当原线圈上加交流电 压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性 变化的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势如 果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流， 它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引 起感应电动势由于这种互相感应的互感现象，原、副线 圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副 线圈其能量转换方式为： 原线圈电能磁场能副线圈电能 注意：变压器是依据电磁感应工作的因此只能工作 在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电 流不变，在铁芯中不能引起磁通量的变化，没有互感现象 出现，变压器起不到变压作用 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 二、理想变压器的规律 1理想变压器的特点 (1)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 注意：因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此 ，理想变压器的输入功率等于输出功率 实际变压器(特别是大型变压器)一般都可以看成是理 想变压器 2电动势关系 由于互感现象，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： 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 3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U2E2. 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 4功率关系：对于理想变压器，不考虑能量的损失 P入P出 5电流关系：由功率关系，当只有一副线圈时， I1U1I2U2得 I1n1I2n2 即 当有多个副线圈时：I1U1I2U2I3U3 得I1nI2n2I3n3 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈 440匝，并接一个100 的负载电阻，如下图所示 (1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为 _ V，电流表示数为_ A. (2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为 _ V，电流表示数为_ A此时输入功率为 _ W，变压器效率为_ 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 解析：(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电 流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈 两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也 为零 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 变式迁移 （双选）让匝数为100的闭合矩形线圈绕某垂直磁场的转 动轴在匀强磁场中匀速转动时，线圈内可产生如图甲所示的交 流电两个相同的理想变压器原线圈串联后接在此交流电源上( 如图乙所示)，在两个副线圈中分别接上电阻R1和R2，通过两电 阻的电流分别为I1和I2，两电阻上消耗的功率分别为P1和P2，R1 和R2两端电压分别为U1和U2，则( ) 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 解析：两个相同的变压器串联后，它们有两个铁芯 ，仍然是两个独立的变压器，只是说明原线圈中的电流 是相同的，利用理想变压器的匝数比关系得In1I1n2， In1I2n2，所以I1I2，I1I211，UIR，则U1U2 R1R2，A对B错；根据PI2R可知，P1P2R1R2，C对 D错，本题正确答案为AC. 答案：AC AI1I211，U1U2R1R2 BI1I2R2R1，U1U211 CP1P2R1R2 DP1P211 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 三、几种常用的变压器 1自耦变压器 特点：只有一个线圈，三个抽头，可升压，也可降压 2调压变压器 特点：属于自耦变压器但电压可连续调节 3互感器 分类：电压互感器(如下图左)和电流互感器(如下图右) 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 (1)电压互感器：如上图左所示，原线圈并联在高压电路 中，副线圈接电压表互感器将高电压变为低电压通过电 压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压 (2)电流互感器：如上图右所示，原线圈串联在待测大电 流电路中，副线圈接电流表互感器将大电流变成小电流， 通过电流表测出小电流结合匝数比可计算出大电流电路的 电流 注意：电压互感器是降压变压器，据 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 为什么电流互感器如下图甲所示的副绕组不允许 安装保险丝？为什么电压互感器的副线圈低压侧(乙图)要 装保险丝？ 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 解析：用假设法判断，并结合电磁感应的知识分析，两 种互感器的构造的区别 如果电流互感器在运行时副线圈断开，I20，则铁芯中 的磁通量会急剧增加(因为原线圈中电流很大，在铁芯中产生 的磁通量很大，正常运行时，I20，且n2n1，所I1产生的磁通 量大部分被I2所产生的磁通量所抵消)，这将在副绕组两端感 应出高压(可达103 V以上)，即使副绕组的一端接地，对人及 仪表仍不安全因此，电流互感器副绕组决不允许断路，当 然不允许安装保险丝 电压互感器在运行时应严防短路，因短路时副线圈电路 阻抗大大减小，会出现很大短路电流，使副线圈严重发热而 烧毁，所以在电压互感器低压侧要装保险丝 答案：见解析 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 1汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气 要靠火花塞点燃但是汽车蓄电池的电压只有12 V，不能在火 花塞中产生火花，为此设计了如下图所示的点火装置这个装 置的核心是一个变压器它的初级线圈通过开关连到蓄电池上 ，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做 功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中 产生火花了，下列说法正确的是( ) 基础巩固 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 A该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流， 变压器不能改变直流电压 B该设计方案可行，因为变压器能将直流改变为交 流 C该设计方案可行，因为通过变压器初级线圈的是 变化的电流，可以通过变压器发生互感现象 D该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压 器 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 解析：本题容易误选A.要注意的是：变压器只能改变交 流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保 持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出 电压了在本装置中，开关的闭合、断开导致电流不断地 变化，从而使得磁通量不断变化，能够使变压器工作 答案：C 金品质高追求 我们让你更放心！ 物理物理 选选修修3-23-2 ( (配配人教版人教版) 返回 7（双选）一理想变压器原、副线圈的匝数比为101， 原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，