通用版2018-2019版高中物理第3章电能的输送与变压器3.2-3.3变压器为什么能改变电压电能的开发与利用课件沪科版选修3 .ppt

3.2变压器为什么能改变电压3.3电能的开发与利用,第3章电能的输送与变压器,目标定位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.4.了解我国电能开发与利用的现状及前景.,内容索引,知识探究新知探究点点落实,达标检测当堂检测巩固反馈,知识探究,把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁心上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示).连接电路，接通电源，小灯泡能发光.,一、变压器的原理及电压与匝数的关系,答案,(1)电源和小灯泡并没有连接，小灯泡为什么会发光？,答案当左边线圈加上交变电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁心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.,图1,(2)小灯泡两端电压与学生电源两端的输出电压相等吗？如果不相等与什么因素有关？,答案,(3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论原因.,答案,答案不亮.因为在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压，所以小灯泡不亮.,要点总结1.变压器的构造：闭合铁心、与相连接的线圈叫原线圈(匝数用n1表示，又叫做)、与相连的另一个线圈叫副线圈(匝数用n2表示，又叫做)，两个线圈都绕在上.2.变压器的工作原理是.因此变压器只对的电流起作用，对电流不起作用.(后两空选填“变化”或“恒定”),交流电源,初级线圈,负载,次级线圈,闭合铁心,电磁感应,变化,恒定,4.变压器(填“能”或“不能”)改变交变电流的频率.5.原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载.(2)副线圈在其所处回路中充当.特别提醒：变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流.,不能,电源,例1(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是A.通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁心流到了副线圈,答案,解析,解析BI，由于面积S不变，故I，A错误.因理想变压器无漏磁，故B、C正确.原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D错.,二、理想变压器中的功率及电流关系,1.什么是理想变压器？理想变压器输入与输出功率有什么关系？,答案,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.,2.若只有一个副线圈时，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？,答案,答案由能量守恒定律知P入P出，即U1I1U2I2.,3.若有多个副线圈时，电流与匝数间的关系是什么？,答案,答案若有多个副线圈P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3将U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I3,要点总结1.理想变压器的特点：(1)变压器铁心内无；无损失.(2)原、副线圈不计，即无能量损失.实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器.2.功率关系：.3.电流关系：(1)若只有一个副线圈时I1U1，即_.(2)若有多个副线圈时I1U1得I1n1.,漏磁,发热,内阻,P入P出,I2U2,I2U2,I3U3,I2n2,I3n3,例2如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1n221，和均为理想电表，灯泡电阻RL6，AB两端电压u112sin100t(V).下列说法正确的是,答案,解析,图2,A.电流频率为100HzB.的读数为24VC.的读数为0.5AD.变压器输入功率为6W,三、自耦变压器和互感器,1.自耦变压器如图3所示，铁心上只绕有一个线圈，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.,图3,2.电压互感器、电流互感器(1)构造：小型变压器，如图4所示.,图4,(2)接法：电压互感器原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；电流互感器原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表.为了安全，外壳和副线圈应接地.(3)作用：电压互感器可将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压，电流互感器将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流.,例3(多选)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,答案,解析,A.线圈匝数n1n2，n3n4C.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,图5,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.,例4如图6所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0220V，n02200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1100匝、2200匝.电动机M的内阻r4，额定电压为U220V，额定功率P110W.下列判断正确的是A.当选择挡位3时，电动机两端电压为110VB.当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大C.当选择挡位2时，电动机的热功率为1WD.当选择挡位4时，电动机的输出功率为110W,答案,解析,图6,解析由电压与匝数的关系U0U3n0n3，解得U3110V，A正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B错误；,当没有达到额定功率时，热功率小于1W，C错误.,达标检测,1.(变压器的工作原理)(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是A.每匝线圈中磁通量的变化率B.交变电流的频率C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势,答案,1,2,3,4,2.(理想变压器基本规律的应用)(多选)如图7所示，将额定电压为60V的用电器通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A.以下判断正确的是A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2113,答案,图7,1,2,3,4,解析,解析变压器的输入功率P1P2I2U22.260W132W，选项A错误；,1,2,3,4,3.(理想变压器基本规律的应用)(多选)如图8所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为41.原线圈接入一电压为uU0sint的交流电源，副线圈接一个R27.5的负载电阻.若U0220V，100rad/s，则下述结论正确的是,1,2,3,4,图8,A.副线圈中电压表的读数为55VB.副线圈中输出交变电流的周期为sC.原线圈中电流表的读数为0.5AD.原线圈中的输入功率为110W,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(互感器)(多选)如图9所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原、副线圈匝数比为1001，乙图