高中物理 5.4 变压器资料（问题探究式）同课异构课件 新人教版选修32.ppt

第五章交变电流 学案4变压器 复习提问 1 产生感应电动势条件是什么 3 什么是互感现象 2 法拉第电磁感应定律内容是 在我们使用的各种用电器中 所需的电源电压各不相同 而日常照明电路的电压是220v 那么如何解决这一问题呢 需改变电压 以适应各种不同电压的需要 变压器 变压器就是改变交流电压的设备 城乡变压器 各式变压器 可拆式变压器 变电站的大型变压器 2 示意图 铁芯 原线圈 副线圈 3 电路图中符号 铁芯与线圈互相绝缘 1 构造 1 闭合铁芯 2 原线圈 初级线圈 3 副线圈 次级线圈 一 变压器的原理 一 变压器的原理 问题 变压器原副线圈不相通 那么在给原线圈接交变电压u1后 副线圈电压u2是怎样产生的 变压器通过闭合铁芯 利用互感现象实现了 电能 磁场能 电能转化 u1 i1 变化的磁场 u2 i2 0 一 变压器的原理 思考 若给原线圈接直流电压u1 副线圈电压u2 关于理想变压器的工作原理 以下说法正确的是 a 通有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不相等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 1 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的 由互感现象知c正确 理想变压器无漏磁 原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能 原副线圈通过磁场联系在一起 思考 原 副线圈的电压与什么因素有关系 请你根据所学过的知识进行猜想 实验 探究变压器线圈两端电压与匝数的关系 二 电压与匝数的关系 思考 原 副线圈的电压与什么因素有关系 请你根据所学过的知识进行猜想 实验 探究变压器线圈两端电压与匝数的关系 二 电压与匝数的关系 数据记录及处理 二 电压与匝数的关系 实验结论 误差允许范围内 二 电压与匝数的关系 思考 1 实际的变压器在运行时 哪些地方有能量损耗呢 2 为什么铁芯是闭合的 在变压器通过交变磁场传输电能的过程中 闭合铁芯起什么作用 二 电压与匝数的关系 演示 将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合 观察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化 分析 若无铁芯或铁芯不闭合时 原线圈中的磁通量只有一小部分贯穿副线圏 二 电压与匝数的关系 有了闭合铁芯 由于铁芯被磁化 绝大部分磁通量集中在铁芯内部 贯穿副线圈 大大增强了变压器传输电能的作用 请根据互感原理推导变压器原 副线圈的电压与匝数的关系 理论推导 二 电压与匝数的关系 无磁损 无铜损 无铁损 理想变压器的特点 理想变压器模型 没有能量损失的变压器 二 电压与匝数的关系 1 n2 n1u2 u1 升压变压器 2 n2 n1u2 u1 降压变压器 实验和理论分析都表明 理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比 二 电压与匝数的关系 如图所示 一输入电压为220v 输出电压为36v的变压器副线圈烧坏 为获知此变压器原 副线圈匝数 某同学拆下烧坏的副线圈 用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈 然后将原线圈接到220v交流电源上 测得新绕线圈的端电压为1v 按理想变压器分析 该变压器烧坏前的原 副线圈匝数分别为 a 1100 360b 1100 180c 2200 180d 2200 360 2 由u1 u2 u3 n1 n2 n3可得n1 n3u1 u3 1100匝 n2 n1u2 u1 180匝 理想变压器输入功率等于输出功率 即 u1i1 u2i2 p入 p出 理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比 此公式只适用于一个副线圈的变压器 三 电流与匝数的关系 如图所示 在某交流电路中 有一正在工作的变压器 原 副线圈匝数分别为n1 600 n2 120 电源电压u1 220v 原线圈中串联一个0 2a的保险丝 为保证保险丝不被烧毁 则 a 负载功率不能超过44wb 副线圈电流最大值不能超过1ac 副线圈电流有效值不能超过1ad 副线圈电流有效值不能超过0 2a 由p入 p出可知p入 u1i1 44w 又由u1 u2 n1 n2得u2 44v 故i2不能大于1a 负载功率不超44w 3 用220v的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电 变压器输出电压是110v 通过负载的电流图象如图所示 则 a 变压器输入功率约为3 9wb 输出电压的最大值是110vc 变压器原 副线圈匝数比是1 2d 负载电流的函数表达式 0 05sin 100 t 2 a n1 n2 u1 u2 2 1 i 0 05sin 100 t a 4 1 自耦变压器 升压变压器 降压变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 四 几种常用变压器 思考 交流电压表有一定的量度范围 它的绝缘能力也有限 不能直接测量过高的电压 如何测量高压线上的交流电压 四 几种常用变压器 2 互感器 电流互感器 电压互感器 使用时把原线圈与电路并联 原线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与电路串联 原线圈匝数少于副线圈匝数 四 几种常用变压器 四 几种常用变压器 为了监测变电站向外输电情况 要在变电站安装互感器 其接线如图5 5 19所示 两变压器匝数分别为n1 n2和n3 n4 a和b是交流电表 则 a n1 n2b n3 n4c a为交流电流表 b为交流电压表d a为交流电压表 b为交流电流表 左图是电压互感器 a为交流电压表 把高电压经过变压器降压后测量 所以n1 n2右图为电流互感器 b为交流电流表 把大电流经过变压器减为小电流再测量 所以n3 n4 5 1 理想变压器在正常工作时 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 2 如图所示 为一理想变压器 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 可视为理想电表 的示数分别是 a 120v 0 10ab 240v 0 025ac 120v 0 05ad 240v 0 05a 由u1 u2 n1 n2得 u1 240v p1 p2 6w 2 12w 又p1 u1i1 可得i1 0 05a i2 p u2 0 1a 由u1 u2 n1 n2 得u1 110v 又i1 i2 n2 n1 得i1 0 2a 4 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 iab icdb ab接mn cd接pq iab icdc ab接pq cd接mn iab icdd ab接pq cd接mn iab icd 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 i