高中物理 第三章 第四节 变压器精品课件 新人教版选修11.ppt

第四节变压器 目标导航1 知道变压器的构造 知道变压器为什么能够改变交流的电压 2 了解变压器原 副线圈的电压与两个线圈匝数的关系 重点 难点 一 变压器的结构1 结构 变压器主要由 和绕在铁芯上的两个 组成 铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成 与电源相连的线圈叫 也叫初级线圈 与负载相连的线圈叫 也叫次级线圈 铁芯 线圈 原线圈 副线圈 如图3 4 1所示是示教变压器的实物图 结构示意图 电路图及图中的符号 图3 4 1 2 作用 能改变交变电流的电压 3 理想变压器两个线圈的电压 电功率的关系 1 变压比公式 u1 u2 n1 n2 2 功率关系 p1 p2 理想变压器 二 变压器为什么能改变电压当原线圈中的电流变化时 在铁芯中就会产生变化的磁场 就会引起副线圈中 的变化 从而在副线圈中产生 磁通量 感应电动势 想一想将变压器的原线圈接到恒定直流上 副线圈上有输出电压吗 提示 没有 变压器的工作原理是电磁感应 恒定直流产生的磁场在线圈中的磁通量不变化 不能产生感应电动势 学案导引1 变压器为什么能够改变电压 2 穿过原副线圈的磁通量有什么特点 变压器的原 副线圈绕在同一个铁芯上 在原线圈上加上交变电压u1时 原线圈中有交变电流 它在铁芯中产生交变的磁场 这个交变的磁场既穿过原线圈又穿过副线圈 在原 副线圈中就产生感应电动势 如果副线圈闭合 就会产生交变电流 它也在铁芯中产生交变磁场 这个交变磁通量既穿过原线圈 也穿过副线圈 在原 副线圈中会发生 互相感应的现象称为互感现象 线圈的各匝导线之间是相互串联的 每匝的感应电动势加在一起 就是整个线圈的感应电动势 因此同一个铁芯上 匝数多的线圈的电压较高 特别提醒 1 变压器的工作原理是电磁感应 只对变化的直流电和交变电流起作用 不能改变恒定直流的电压 2 互感现象是变压器的工作基础 变压器通过闭合铁芯利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化 变压器的副线圈与原线圈之间 并没有导线连接 但在副线圈内却产生了电动势 使得与副线圈相连的灯泡发光 对于其中的原因 正确的解释是 a 原线圈中通交流电时 在副线圈中产生变化的磁通量 因而在副线圈的两端形成感应电动势 b 原线圈中通恒定电流时 在副线圈中产生恒定的磁通量 因而在副线圈的两端形成感应电动势c 原线圈中通交流电时 在副线圈中产生恒定的磁通量 因而在副线圈的两端形成感应电动势d 原线圈中通恒定电流时 在副线圈中产生变化的磁通量 因而在副线圈的两端形成感应电动势 审题指导 弄清变压器的变压原理是解答本题的关键 精讲精析 副线圈发生电磁感应现象产生了感应电动势 选项a对 变压器不能变恒定电流 恒定电流不能在副线圈中产生感应电动势 选项b错误 副线圈中的磁通量应该与原线圈中的电流的变化规律相同 选项c错误 原线圈中的电流为恒定电流时 副线圈中的磁通量的大小应该是恒定不变的 选项d错误 答案 a 变式训练1 对一正在工作中的变压器 下述说法正确的是 a 副线圈中的电流是从原线圈中传过来的b 铁芯是用来导电的c 副线圈中电流变小 原线圈中的电流也一定减小d 副线圈相当于一个电源 解析 选cd 原 副线圈及铁芯间都是彼此绝缘的 铁芯是用来导磁的 故a b错 由能量守恒知c正确 副线圈把磁场能转化为电能 给用电器供电 相当于一个电源 学案导引1 理想变压器的输入和输出的电压 电流 功率有什么关系 2 理想变压器电流的输入和输出关系是否什么情况都适用 1 理想变压器理想变压器是指工作时无能量损失的变压器 现实中的大型变压器的能量损失都很小 都可以看做理想变压器 2 理想变压器的规律 1 理想变压器的功率关系 2011 高考新课标全国卷 如图3 4 2所示 一理想变压器原副线圈的匝数比为1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为220v 额定功率为22w 原线圈电路中接有电压表和电流表 现闭合开关 灯泡正常发光 若用u和i分别表示此时电压表和电流表的读数 则 图3 4 2 关键提醒 解答本题的关键是弄清变压器原 副线圈的电压 电流与匝数的关系 并注意电表示数和功率计算时应用有效值 精讲精析 主要考查理想变压器原副线圈电压 电流与匝数的关系 u2 220v 根据u1 u2 n1 n2得 u1 110v i2 p u2 0 1a 根据i1 i2 n2 n1得i1 0 2a 所以正确答案是a 答案 a 变式训练2 理想变压器原 副线圈匝数比为10 1 以下说法中正确的是 a 穿过原 副线圈每一匝磁通量之比是10 1b 穿过原 副线圈每一匝磁通量的变化率相等 c 原 副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10 1d 正常工作时原 副线圈的输入 输出功率之比为1 1 解析 选bd 对理想变压器 可以认为无磁通量损漏 因而穿过两个线圈的交变磁通量相同 磁通量变化率相同 因而每匝线圈产生的感应电动势相等 才导致电压与匝数成正比 理想变压器也可以忽略热损耗 故输入功率等于输出功率 含动态分析的变压器综合问题 经典案例 2011 高考福建卷 图3 4 3甲中理想变压器原 副线圈的匝数之比n1 n2 5 1 电阻r 20 l1 l2为规格相同的两只小灯泡 s1为单刀双掷开关 原线圈接正弦交变电源 输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示 现将s1 s2闭合 此时l2正常发光 下列说法正确的是 图3 4 3 关键提醒 解答本题时应注意以下两点 1 最大值和有效值的关系 计算功率和变压时都用有效值 2 电压比等于变压器的匝数比 电压是输入决定输出 电流和功率是输出决定输入 解题样板 可通过下面表格对选项逐一分析 答案 d 解题技巧 理想变压器动态分析的两种常见情