高中物理 第2章 第6节 变压器课件 教科版选修32.ppt

第二章 交变电流 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 学案6变压器 知识探究 自我检测 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 一 变压器的原理及电压与匝数的关系 知识探究 问题设计 图1 1 小灯泡能发光吗 为什么 答案能发光 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 2 若小灯泡发光 那么小灯泡两端电压与什么因素有关 3 若将原线圈接到恒定的直流电源上 小灯泡亮不亮 分析讨论小灯泡亮或不亮的原因 答案不亮 原线圈接到恒定直流电源上 通过原线圈的电流的大小 方向均不变 它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变 因此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 这种现象说明 变压器不能改变恒定电流的电压 要点提炼 1 变压器的构造 闭合铁芯 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 后两空填 变化 或 恒定 交流电源 初级线圈 负载 次级线圈 闭合铁芯 互感现象 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 不能 电源 二 理想变压器中的功率关系及电流关系 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 问题设计 2 若只有一个副线圈 原 副线圈中的电流与匝数有什么关系 3 若有多个副线圈时 原 副线圈中的电流与匝数有什么关系 答案若有多个副线圈p1 p2 p3 即u1i1 u2i2 u3i3 将u1 u2 u3 n1 n2 n3 代入 得n1i1 n2i2 n3i3 要点提炼 1 理想变压器的特点 1 变压器铁芯内无 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 漏磁 发热 内阻 p入 p出 i2u2 i2u2 i3u3 i2n2 i3n3 三 理想变压器中各量的制约关系和动态分析 增大 减小 0 2 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 负载电阻变化 进行动态分析的顺序是r i2 p出 p入 i1 2 负载电阻不变 匝数比变化 进行动态分析的顺序是n1 n2 u2 i2 p出 p入 i1 四 各种各样的变压器 1 自耦变压器如图2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 图2 2 电压互感器 电流互感器 1 构造 如图3甲 乙所示 图3 2 接法 电压互感器原线圈并联在高压交流电路中 副线圈接电压表 电流互感器原线圈串联在被测交流电路中 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 计算出高压交流电路的电压 电流互感器将大电流变成小电流 通过测量小电流 计算出被测交流电路中的大电流 典例精析 一 对变压器的原理的理解 例1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芯流到了副线圈 解析i变化 则磁场变化 由于面积s不变 故 变化 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错误 答案bc 例2理想变压器连接电路如图4甲所示 已知原 副线圈匝数比为10 1 当输入电压波形如图乙时 电流表读数为2a 则 a 电压表读数为282vb 电压表读数为28 2vc 输入功率为56 4wd 输入功率为40w 二 理想变压器基本规律的应用 图4 答案d 例3如图5所示为一理想变压器 k为单刀双掷开关 p为滑动变阻器的滑动触头 u1为加在原线圈两端的交变电压 i1为原线圈中的电流 则 a 保持u1及p的位置不变 k由a扳向b时 i1将增大b 保持u1及p的位置不变 k由b扳向a时 r消耗的功率减小c 保持u1不变 k接在a处 使p上滑 i1将增大d 保持p的位置不变 k接在a处 若u1增大 i1将增大 三 理想变压器中的动态分析 图5 同理 k若由b扳向a r消耗功率将减小 b正确 u1不变 k接在a处 使p上滑时 i2减小 i1也减小 故c错误 答案abd 例4图6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 a 线圈匝数n1n2 n3 n4c 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 四 各种各样的变压器 图6 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 n1 n2 电表为电压表 输出端不可短路 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 n3 n4 电表为电流表 输出端不可断路 故选项c d正确 答案cd 课堂要点小结 1 2 3 自我检测 1 对变压器原理的理解 如图7所示 理想变压器原 副线圈匝数之比n1 n2 4 1 当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时 电流表的示数是12ma 则副线圈中电流表的示数是 a 3mab 48mac 零d 与r阻值有关 图7 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发生变化 因而副线圈中无感应电流 选项c正确 答案c 1 2 3 1 2 3 2 理想变压器基本规律的应用 如图8所示 理想变压器原 副线圈匝数比为20 1 两个标有 12v6w 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 a 120v 0 10ab 240v 0 025ac 120v 0 05ad 240v 0 05a 图8 1 2 3 答案d 1 2 3 图9 1 2 3 a 电压表的示数为22vb 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 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50hz 而产