2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-2第4章4-2变压器.ppt

自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 第2节 变压器 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 1了解变压变压 器的构造，理解变压变压 器的工作原理 2理解变压变压 器的变压规变压规 律和变变流规规律，并运用此规规律解 决实际问题实际问题 3了解自耦变压变压 器的工作原理 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 互感 交变电变电 流 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 匝数之比 低 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 连续调节连续调节 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 一、变压器的原理 1变压器的结构 如图图421所示为变压为变压 器的示意图图和变压变压 器在电电路图图中 的符号 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 (1)变压变压 器的构造： 闭闭合铁铁芯，原线线圈(匝数用n1表示)、副线线圈(匝数用n2表示) ， 输输入电压电压 是U1，输输出电压电压 是U2，两个线线圈都绕绕在叠合而 成的硅钢钢片上，硅钢钢片都涂有绝缘绝缘 漆 (2)原线线圈：与交流电电源相连连接的线线圈，又叫做初级线级线 圈 (3)副线线圈：与负载负载 相连连的另一个线线圈，又叫做次级线级线 圈 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 2变压器的工作原理 变压变压 器的变压变压 原理是电电磁感应应 当原线线圈加上交流电时电时 ，原线线圈中就有交变电变电 流，它在 铁铁芯中产产生交变变的磁通量，在原副线线圈中都产产生感应电动势应电动势 如果副线线圈是闭闭合的，则则副线线圈中将有交变变的感应电应电 流，它 也在铁铁芯中产产生交变变磁通量，在原、副线线圈中同样样要引起感应应 电动势电动势 由于这这种互相感应应的互感现现象，原、副线线圈间虽间虽 然 不相连连，电电能却可以通过过磁场场从原线线圈传递传递 到副线线圈磁通量 转换转换 方式为为：原线线圈电电能磁场场能副线线圈电电能 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 特别提醒 理想变压器应具备的条件 1原副线圈没有电阻 2无磁通量漏失 3铁芯不发热 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 (4)当n2n1时时，U2U1，这这种变压变压 器使电压电压 升高，叫升 压变压压变压 器 当n2n1时时，U2U1，这这种变压变压 器使电压电压 降低，叫降压压 变压变压 器 2理想变压器原、副线圈的功率关系 根据能量守恒，理想变压变压 器工作时时，它的输输入功率等于输输 出功率，即P入P出，P入随P出的增大而增大 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 三、自耦变压器 如图422所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压 线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压 变压器使用 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 教材资料分析 迷你实验室 变压器铁芯的导磁作用 准备备可拆变压变压 器、低压压交流电电源、小灯泡及导线导线 若干 如图图413所示，去掉可拆变压变压 器上压紧压紧 横条的胶木螺钉钉 ，并将横条放在形铁铁芯的A侧侧上 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 变压变压 器左边绕组边绕组 接12 V低压压交流电电源，右边绕组边绕组 接一个 额额定电压为电压为 36 V的小灯泡观观察小灯泡的亮度 把横条慢慢推向B，直至与B完全闭闭合，观观察在此过过程中 小灯泡变变亮还还是变变暗 你能解释观释观 察到的现现象吗吗？ 点拨 当横条慢慢推向B的过程中，小灯泡逐渐变亮，当 与B完全闭合时，小灯泡最亮这是因为横条的存在使大部分磁 感线通过横条与B构成回路，横条离B越近，穿过横条与B的磁 感线的条数越多，当横条与B闭合后，几乎所有的磁感线都通过 横条与B形成闭合回路使通过B的磁通量变化率增大，B线圈 产生的感应电动势也增大，故小灯泡逐渐变亮直至形成回路 时小灯泡最亮 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 迷你实验室 定性探究变压器电压与匝数的关系 如图416所示，将可拆变压器的横条和一组匝数较少(如 左边)的绕组取出，再把连接好灯座的较长导线(约5 m)套入铁芯 的左边 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 (1)将长导线长导线 按顺时针顺时针 方向一匝一匝地绕绕在铁铁芯的左边边， 边绕边观边绕边观 察小灯泡的发发光情况 (2)待小灯泡发发出耀眼的强光后，再按逆时针时针 方向一匝一匝 地退出铁铁芯，边边退边观边观 察小灯泡的发发光情况 观观察到的实验现实验现 象是：_. 得出的结论结论 是：_. 点拨 观察到的实验现象：随着绕在铁芯上的线圈匝数的 增大，灯泡逐渐变亮，随着匝数的减少，灯泡越来越暗 得出的结论：线圈的电动势随着匝数的增多而增大，随着 匝数的减少而降低 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 答案 C 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 【变式1】 一台理想变压变压 器，其原线线圈2 200匝，副线线圈 440匝，并接一个100 的负载电负载电 阻，如图图424所示 (1)当原线线圈接在44 V直流电电源上时时，电压电压 表示数为为 _V，电电流表示数为为_A. (2)当原线线圈接在220 V交流电电源上时时，电压电压 表示数为为 _V，电电流表示数为为_A此时输时输 入功率为为 _W，变压变压 器效率为为_ 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 答案 (1)0 0 (2)44 0.44 19.36 100% 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 【典例2】 如图图425所示，一台有两个副线线圈的变压变压 器，原线线圈匝数n11 100匝接入电压电压 U1220 V的电电路中 (1)要求在两个副线线圈上分别别得到电压电压 U26 V，U3110 V，它们们的匝数n2，n3分别为别为 多少？ (2)若在两副线线圈上分别别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的 两个用电电器，原线线圈的输输入电电流为为多少？ 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 答案 (1)30匝 550匝 (2)0.36 A 借题发挥 多绕组变压器中，原、副线圈间电压与匝数的 关系仍成立；但电流与匝数的关系不成立可以借助P入P出， 即U1I1U2I2U3I3分析问题 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 【变式2】 如图图426所示，理想变压变压 器三个线线圈的匝 数之比为为n1n2n31051，其中n1接到220 V的交流电电源上， n2和n3分别别与电电阻R2、R3组组成闭闭合回路已知通过电过电 阻R3的电电 流I32 A，电电阻R2110 ，求通过电过电 阻R2的电电流I2和通过过原 线线圈的电电流I1. 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 答案 1 A 0.7 A 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 【典例3】 如图图427所示为为一理想变压变压 器，K为单为单 刀 双掷掷开关，P为为滑动变动变 阻器的滑动动触头头，U1为为加在原线线圈的电电 压压，则则( ) A保持U1及P的位置不变变，K由a合到b时时，I1将增大 B保持P的位置及U1不变变，K由b合到a时时，R消耗功率将 减小 C保持U1不变变，K合在a处处，使P上滑，I1将增大 D保持P 的位置不变变，K合在a处处，若U1增大，I1将增大 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 借题发挥 (1)对于电压的大小，条件充分时只需根据原线 圈电压及原、副线圈的匝数确定 (2)P1、P2、I1、I2的判断往往都与R的大小有关，对P1、I1 的确定，需从P2、I2入手 (3)各物理量的制约关系：在变压比一定时，当输入电压一 定，则输出电压一定，当负载变化时，输出电流变化，输出功 率变化，故输入电流，输入功率也相应变化 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 【变式3】 一理想变压变压 器的原线线圈上接有正弦交变电压变电压 ， 其最大值值保持不变变，副线线圈有可调电调电 阻R.设设原线线圈的电电流为为I1 ，输输入功率为为P1，副线线圈的电电流为为I2，输输出功率为为P2，当R增 大时时 ( ) AI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小 CI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大 答案 B 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 变压器的基本规律 1.某变电站用原、副线圈匝数比为n1n2的变压器，将远距 离输送的电能送给用户，如图428所示，将变压器看作理想 变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是( ) A原、副线圈电压比为n2n1 B原、副线圈电流比为n1n2 C原、副线圈电压比为n1n2 D变压器的输入功率与输出功率的比为n1n2 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 解析 电压之比等于匝数之比，理想变压器输入功率等于 输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比，即等于线圈匝 数之比的反比 答案 C 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 多绕组变压器 2. 如图429所示，理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个 线圈，匝数比为nAnBnC421，在线圈B和C的两端各接一个 相同的电阻R，当线圈A与交流电源连通时，交流电流表A2的示 数为I0，则交流电表A1的读数为_I0. 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 答案 0.625 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 答案 BC 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 4.为为探究理想变压变压 器原、副线线圈电压电压 、电电流的关系，将原 线线圈接到电压电压 有效值值不变变的正弦交流电电源上，副线线圈连连接相同 的灯泡L1、L2，电电路中分别别接了理想交流电压电压 表V1、V2和理想 交流电电流表A1、A2，导线电导线电 阻不计计，如图图4211所示当开 关S闭闭合后( ) AA1示数变变大，A1与A2示数的比值值不变变 BA1示数变变大，A1与A2示数的比值变值变 大 CV2示数变变小，V1与V2示数的比值变值变 大 DV2示数不变变，V1与V2示数的比值值不变变 自主学习名师解疑分类例析活页规范训练课堂对点演练 解