高中物理 第5章 第4节 变压器课件 新人教版选修32.ppt

第五章交变电流 同步导学方案 课后强化演练 第4节变压器 1 变压器的构造如图所示 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 叫做原线圈n1 又称初级线圈 另一个线圈与负载连接 叫做副线圈n2 又称次级线圈 作为用电器的电源 原线圈和副线圈都是由绝缘导线绕制而成的 铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠加而成 2 变压器的符号变压器在电路图中的符号如图所示 3 变压器的原理 如图所示 互感现象是变压器工作的基础 电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场 由于电流的大小 方向在不断变化 铁芯中的磁场也在不断变化 变化的磁场在副线圈中产生感应电动势 副线圈也能够输出电流 4 变压器的作用改变交变电流的电压 不改变交变电流的周期和频率 变压器不能改变恒定电流的电压 因为变压器的变压原理是互感现象 若通过原线圈的电流为恒定电流 则在铁芯中激发的磁场为恒定磁场 副线圈中无感应电动势产生 所以变压器不能改变恒定电流的电压 1 理想变压器 1 变压器铁芯内无漏磁 2 原 副线圈不计电阻 即线圈不产生焦耳热 3 因不计一切电磁能量损失 所以理想变压器的输入功率等于输出功率 有的同学误认为通过原 副线圈电流与该线圈匝数一定总成反比 3 输入 输出的制约关系 1 电压制约 当变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 一定时 输出电压u2由输入电压u1决定 即u2 n2u1 n1 2 电流制约 当变压器原 副线圈的匝数比 n1 n2 一定 且输入电压u1确定时 原线圈中的电流i1由副线圈中的输出电流i2决定 即i1 n2i2 n1 3 负载制约 变压器副线圈中的功率p2由用户负载决定 p2 p负1 p负2 变压器副线圈中的电流i2由用户负载及电压u2确定 i2 p2 u2 总功率p入 p线 p2 即变压器的输入功率是由输出功率决定的 4 对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 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r i2 p2 p1 i1 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 n2 u2 i2 p2 p1 i1 有的同学误认为原 副线圈匝数一定 原线圈两端电压一定 则通过原线圈电流一定 线圈串 并联的分析和计算方法对于线圈的串 并联 与电阻的串 并联相类似 一方面要判断两线圈接头的连接关系 另一方面还要判断两线圈的绕向关系 判断方法 可假定某时刻一线圈中有某一流向的电流 如图中两线圈 将b c相连 a d作为输出端 假设电流从a端流入 则两线圈电流反向 故两线圈磁通量相抵消 其匝数为两线圈匝数差 1 电压互感器 如图甲所示 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 如图乙所示 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 电压互感器和电流互感器副线圈都需要接地 3 自耦变压器如图丙 丁所示即为自耦变压器 自耦变压器的原线圈和副线圈是同一个线圈 负载处有一触头可以调节原 副线圈的匝数比 如图所示 理想变压器原 副线圈的匝数比n1 n2 4 1 当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时 电流表a1的示数为12ma 则电流表a2的示数为 a 3mab 0c 48mad 与负载r的值有关 解析 当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时 在原线圈中产生恒定不变的电流 铁芯中产生的磁场是不变的 穿过副线圈的磁通量不变 不能在副线圈中产生感应电流 答案 b 在绕制变压器时 某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上 当通以交变电流时 每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈 另一半通过中间的臂 已知线圈1 2的匝数之比n1 n2 2 1 在不接负载的情况下 a 当线圈1输入电压220v时 线圈2输出电压为110vb 当线圈1输入电压220v时 线圈2输出电压为55vc 当线圈2输入电压110v时 线圈1输出电压为220vd 当线圈2输入电压110v时 线圈1输出电压为110v 2012 高考海南单科 如图 理想变压器原 副线圈匝数比为20 1 两个标有 12v 6w 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 可视为理想的 的示数分别是 a 120v 0 10ab 240v 0 025ac 120v 0 05ad 240v 0 05a 2010 山东高考 一理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 原线圈输入电压的变化规律如图甲所示 副线圈所接电路如图乙所示 p为滑动变阻器的触头 下列说法正确的是 a 副线圈输出电压的频率为50hzb 副线圈输出电压的有效值为31vc p向右移动时 原 副线圈的电流比减小d p向右移动时 变压器的输出功率增加 如图所示为一理想变压器 s为单刀双掷开关 p为滑动变阻器的滑片 u1为变压器原线圈两端的电压 i1为原线圈中的电流 则 a 保持u1及p的位置不变 s由a合到b上时 i1将增大b 保持p的位置及u1不变 s由b合到a上时 r消耗的功率减小c 保持u1不变 s合在a处 使p上滑 i1将增大d 保持p的位置不变 s合在a处 若u1增大 i1将增大 解析 逐项分析如下故选abd 答案 abd 方法总结 处理这类问题的基本方法 1 首先抓住三个决定原则 输入电压u1决定输出电压u2 输出电流i2决定输入电流i1 输出功率决定输入功率 2 把副线圈当做电源 研究副线圈电路电阻的变化 3 根据闭合电路的欧姆定律 判定副线圈电流的变化 功率的变化 4 据理想变压器变流规律和功率规律判定原线圈电流的变化及输入功率的变化 2010 天津高考 为探究理想变压器原 副线圈电压 电流的关系 将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上 副线圈连接相同的灯泡l1 l2 电路中分别接了理想交流电压表v1 v2和理想交流电流表a1 a2 导线电阻不计 如图所示 当开关s闭合后 a a1示数变大 a1与a2示数的比值不变b a1示数变大 a1与a2示数的比值变大c v2示数变小 v1与v2示数的比值变大d v2示数不变 v1与v2示数的比值不变 解析 电源电压有效值不变 所以v1示数不变 原副线圈的电压之比等于匝数之比 匝数之比不变 故v2示数不变 v1与v2示数的比值也不变 所以c错误 d正确 当开关s闭合后 副线圈电路中的电阻减小 因为电压不变 所以副线圈电路中的电流增大 a2的示数增大 原副线圈的电流之比等于匝数反比 匝数之比不变 a1与a2示数的比值不变 所以a正确 b错误 答案 ad 如图所示 理想变压器的交流输入电压u1 220v 有两组副线圈 其中n2 36匝 标有 6v9w 12v12w 的电灯分别接在两副线圈上均正常发光 求 1 原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3 2 原线圈中电流i1 分析 多个副线圈的变压器中 原 副线圈中各量的关系 解析 答案 1 1320匝72匝 2 0 095a 方法总结 有多个副线圈的变压器 电流与匝数不再成反比 但p入 p出的关系仍然成立 可用来解决此类问题 如图所示 一台有两个副线圈的理想变压器 原线圈匝数n1 1100 接入电压u1 220v的电路中 1 要求在两组副线圈上分别得到电压u2 60v u3 110v 它们的匝数n2 n3分别为多少 2 若在两副线圈上分别接上 60v20w 110v60w 的两个用电器使其正常工作 原线圈的输入电流为多少 1 如图所示的四个电路中 能够实现升压的是 解析 变压器不能改变直流电压 因此a b选项不正确 d项中变压器副线圈匝数比原线圈匝数多 能够实现升高电压 d正确 c为降压变压器 答案 d 2 在变电所 经常要用交流电表去监测电网上的强电流 使用的仪器是电流互感器 如图所示的四个图中 能正确反映其工作原理的是 解析 电流互感器是测电流的 应串联在火线上 故b d错误 由变压器电流关系n1i1 n2i2 要使i2n1 故a选项正确 答案 a 3 2010 高考山东卷 一理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 原线圈输入电压的变化规律如图甲所示 副