2018_2019学年高中物理第二章交变电流5变压器课件教科版选修.pptx

5 变压器,第二章 交变电流,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理. 2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题. 3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系.,一、变压器的原理及电压与匝数的关系,如图1所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路，接通电源，小灯泡能发光.,知识探究,导学探究,图1,答案,(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？,答案 当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.,答案,(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？,变压器的工作原理及电压与匝数的关系 (1)是变压器工作的基础.因此变压器只对的电流起作用，对电流不起作用.(后两空填“变化”或“恒定”) (2)变压器中的电压关系： 只有一个副线圈： U1 U2 . 有多个副线圈： U1 n1 ,知识梳理,互感现象,答案,变化,恒定,n1 n2,U2 n2,U3 n3,(多选)关于变压器，下列说法正确的是( ) A.变压器也可以改变恒定电压 B.变压器由绕在同一闭合铁芯上的若干线圈构成 C.变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电 源作用 D.若原线圈电压U1220 V，原、副线圈匝数比为41，则副线圈电压 为55 V,即学即用,解析答案,解析 变压器可以改变交变电流的电压、电流，其工作原理是电磁感应现象，故A错误. 由变压器结构知B、C正确. 由 U1 U2 n1 n2 知D正确. 答案 BCD,二、理想变压器的基本规律,阅读教材回答下列三个问题： (1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？,答案 理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入P出.,导学探究,答案,(2)根据能量守恒推导，只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.,答案 由能量守恒有P入P出， 即U1I1U2I2.,答案,(3)根据能量守恒推导，有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.,答案,答案 若有多个副线圈，则P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3 将U1U2U3n1n2n3代入得 n1I1n2I2n3I3,变压器原、副线圈中功率关系及电流与匝数的关系： (1)功率关系：，即U1I1. (2)电流关系：只有一个副线圈时， . 有多个副线圈时：.,知识梳理,P入P出,U2I2,答案,I1 I2 n2 n1,n1I1n2I2n3I3,一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为401，则变压器原线圈中的电流和副线圈中的输出电压及输出功率是( ) A.5 A,250 V,50 kW B.5 A,10 kV,50 kW C.200 A,250 V,50 kW D.200 A,10 kV,2103 kW,解析答案,即学即用,返回,答案 A,返回,例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是 ( ) A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地 传送电能 B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险 C.变压器不改变交流电的频率，只改变电压大小 D.当原线圈接入大小不断变化的直流电时，副线圈也有电压输出,一、变压器原理的理解,典例精析,解析答案,解析 铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器.,ACD,例2 理想变压器连接电路如图2甲所示，已知原、副线圈匝数比为101，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A，则( 2 1.41)( ),解析答案,二、理想变压器基本关系的应用,图2,A.电压表读数为282 V B.电压表读数为28.2 V C.输入功率为56.4 W D.输入功率为40 W,归纳总结,归纳总结,答案 D,归纳总结,例3 如图3所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则( ),三、理想变压器中的动态分析,图3,A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大 B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小 C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大 D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小,归纳总结,解析答案,答案 BC,归纳总结,归纳总结,对理想变压器进行动态分析的两种常见情况： (1)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RI2P出P入I1. (2)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、n2U2I2P出P入I1.,A.保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数 变大 B.保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小 C.保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大 D.保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小,例4 调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图4所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上.AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压.在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则( ),四、几种常见的变压器,解析答案,图4,解析 当P的位置不动时，U2 n2 n1 U1不变，将Q向下移动，R就变大，由I2 U2 R 知I2减小，故选项B正确； 保持Q的位置不变，R就不变，将P逆时针旋转，则n2增大，U2必增大，所以I2也增大，故选项C正确.故应选B、C. 答案 BC,例5 图5甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( ),图5,A.线圈匝数n1n2，n3n4 C.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路 D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路,返回,解析答案,总结提升,解析 题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1n2，题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3n4，题图乙中的电表为电流表，故选项C、D正确. 答案 CD,总结提升,总结提升,1.电压互感器应并联接入电路；电流互感器应串联接入电路. 2.电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2. 3.电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.,返回,1.如图6所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1n241，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表 的示数是12 mA，则副线圈中电流表 的示数是( ),达标检测,1,2,3,4,解析答案,图6,A.3 mA B.48 mA C.零 D.与R的阻值有关,解析 当导线在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的电流，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确. 答案 C,1,2,3,4,A.120 V,0.10 A B.240 V,0.025 A C.120 V,0.05 A D.240 V,0.05 A,解析答案,2.如图7所示，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端.当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是 ( ),1,2,3,4,图7,解析 灯泡正常工作，副线圈两端的电压U212 V，副线圈中的电流I22 6 12 A1 A，根据匝数比得原线圈中的电流I1 1 20 I20.05 A，原线圈两端的电压U120U2240 V，选项D正确. 答案 D,1,2,3,4,3.钳式电流表的外形和结构如图8a、b所示.图b中电流表的读数为1.2 A，图c中用同一电缆线绕了3匝，则( ),1,2,3,4,图8,解析答案,A.这种电流表能测直流电流，图c的读数为2.4 A B.这种电流表能测交变电流，图c的读数为0.4 A C.这种电流表能测交变电流，图c的读数为3.6 A D.这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流， 图c的读数为3.6 A,解析 钳式电流表利用了变压器的工作原理，因此钳式电流表只能测交变电流.根据n1I1n2I2可知，题图b中线圈单匝时， 的读数为1.2 A.在题图c中绕3匝时， 的读数应为3.6 A，故选项C正确. 答案 C,1,2,3,4,4.(多选)如图9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压u，其瞬时值表达式为u220 2 sin (100t) V，现把单刀双掷开关与a连接，则( ) A.电压表的示数为22 V B.流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次 C.在滑动变阻器的触头P向上移动的过程中， 电压表和电流表的示数均变大 D.若把单刀双掷开关由a扳向b时，保持滑动变阻器的触头P不动，电压 表示数变大，电流表的示数变小,1,2,3,4,返回,图9,解析答案,解析 理想变压器可以变压、变流，但不改变功率和频率；由交变电压的表达式可知，该交变电压的频率为50 Hz，而产生交变电压的线圈每转一圈，其电流变向两次，故B正确； 电压表的示数是有效值，根据理想变压器的