高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器课件 新人教版选修32.ppt

4变压器 读一读 思一思 辨一辨 议一议 一 变压器的原理阅读教材第41页 变压器的原理 部分 认识变压器的结构 理解变压器的工作原理 1 变压器由哪几部分组成 指出图中 各部件的名称 答案 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成 是初级线圈也叫原线圈 是铁芯 是次级线圈也叫副线圈 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 变压器的工作基础是什么 答案 互感现象是变压器工作的基础 3 变压器因何得名 答案 在输入电压一定时 原线圈 副线圈取不同的匝数 副线圈输出的电压与原线圈不同 由此得名 读一读 思一思 辨一辨 议一议 二 电压与匝数的关系阅读教材第42页 电压与匝数的关系 部分 知道原 副线圈电压之比与匝数的关系 知道理想变压器的概念 1 原 副线圈电压之比与匝数的关系是 2 变压器的能量损耗主要有哪些方面 答案 电流流过线圈时会产生热量 铁芯在交变的磁场作用下会发热 交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内 3 什么是理想变压器 理想变压器输入功率与输出功率是什么关系 答案 没有能量损耗的变压器叫理想变压器 理想变压器输入功率等于输出功率 4 为什么日常生活中交变电流的应用很广泛 答案 由于有了变压器 交变电流的电压容易改变 所以交变电流得到了广泛的应用 读一读 思一思 辨一辨 议一议 1 思考辨析 1 变压器可以改变直流电源的电压 解析 变压器只能改变交变电流的电压 答案 2 镇流器的工作原理是自感 变压器的工作原理是互感 答案 3 变压器的原副线圈是固定不变的 解析 自感现象是镇流器在断电时产生高电压 变压器的工作基础是两个线圈的互感现象 答案 4 理想变压器原 副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 5 理想变压器是一个理想化模型 解析 理想变压器是忽略能量损耗 实际中是不存在的 它是一个理想化模型 答案 6 学校中用的变压器工作时没有能量损失 解析 实际的变压器一定会有能量损耗 答案 读一读 思一思 辨一辨 议一议 2 探究讨论 1 简述变压器的工作原理 答案 原线圈上加交流电压时铁芯中产生交变磁场 即在副线圈中产生交变磁通量 从而在副线圈中产生交流电动势 当副线圈接负载时 副线圈相当于交流电源向外界负载供电 2 变压器的线圈和铁芯为什么会发热 答案 由于线圈有电阻 当有电流时会产生焦耳热 铁芯处在变化的磁场中会产生涡流 所以会发热 3 变压器为什么不能改变交变电流的频率 答案 因为原 副线圈中的磁通量变化情况相同 所以变压器不能改变交变电流的频率 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变压器的原理及电压与匝数的关系如图所示 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 通过开关可以连接到交流电源或直流电源的两端 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 1 两个线圈并没有连接 小灯泡为什么会发光 2 小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 要点提示 1 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 变压器的工作原理 1 变压器的变压原理是电磁感应或者说是互感现象 2 从能量转化角度看 变压器是把电能转化为磁场能 再将磁场能转化为电能的装置 一般地说 经过转化后电压 电流均发生了变化 2 电压与匝数的关系 3 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电源 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题1 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 abc归纳总结变压器能改变交流电压 交变电流 但不能改变功率和交变电流的频率 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练1 多选 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 变压器不改变交变电流的频率 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 答案 acd 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 理想变压器的基本规律如图甲所示 一个理想变压器 两线圈的匝数分别为n1和n2 原线圈的输入功率和副线圈的输出功率分别为p1和p2 输入电压和输出电压分别为u1和u2 原线圈的电流和副线圈的电流分别为i1和i2 请思考下列问题 1 原 副线圈中的功率有什么关系 2 原 副线圈中的电流与匝数有什么关系 3 如图乙所示 功率 电压和电流与匝数有什么关系 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 理想变压器各量的制约关系 1 电压制约 输入电压u1决定输出电压u2 2 功率制约 p出决定p入 这体现了能量守恒的特点 3 电流制约 输出电流i2决定输入电流i1 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题2 理想变压器连接电路如图甲所示 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2一台理想降压变压器从10kv的线路中降压并提供200a的负载电流 已知两个线圈的匝数比为40 1 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 5a 250v 50kwb 5a 10kv 50kwc 200a 250v 50kwd 200a 10kv 2 103kw 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 几种常见的变压器如图所示的两个变压器称为自耦变压器 1 两个变压器中哪一个是升压变压器 2 在输入电压u1一定的情况下 要提高输出电压 甲 乙两图中的滑动触头应如何移动 要点提示 1 乙是升压变压器 2 甲图中滑动触头应向上移动 乙图中滑动触头应向下移动 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 自耦变压器如图所示 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 电压互感器 1 接法 原线圈并联在高压电路中 副线圈接电压表 为了安全 外壳和副线圈应接地 2 作用 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 3 电流互感器 1 接法 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 2 作用 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题3 多选 调压变压器是一种自耦变压器 它的构造如图所示 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 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 归纳总结 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练3 多选 图甲 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 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 n3 n4 题图乙中的电表为电流表 故选项c d正确 答案 cd 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 1 变压器的原理 如图所示 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a1的示数是12ma 则副线圈中电流表a2的示数是 a 3mab 48mac 0d 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 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 2 变压器规律的应用 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 2 1 v和a均为理想电表 灯泡电阻rl 6 ab两端电压u1 sin 100 t v 下列说法正确的是 a 电流频率为100hzb v的读数为24vc a的读数为0 5ad 变压器输入功率为6w 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 3 电流互感器的原理 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流 通常要通过电流互感器来连接 如图所示 图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少 工作时电流为iab cd一侧线圈的匝数较多 工作时电流为icd 为了使电流表能正常工作 则 a ab接mn cd接pq iabicdc ab接pq cd接mn iabicd解析 根据单一副线圈的理想变压器原理 电流比值等于匝数比的倒数 可得ab接mn cd接pq iab icd 故b正确 答案 b 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 4