高中物理 第二章 第六节 变压器课件 粤教版选修32.ppt

第六节 变压器 知识点1认识变压器 1 变压器的构造 闭合铁芯 原线圈 副线圈 如图2 6 1为变压器的构造和符号图 其构造有 初级线圈 n1匝 次级线圈 n2匝 图2 6 1 2 变压器的工作原理 u1为输入电压 i1为输入电流 u2为输出电压 i2为输出电流 变压器的工作原理是互感现象 原线圈中交变电流 铁芯中产生交变磁通量 副线圈中产生感应电动势e2 副线圈中交变电流 铁芯中产生交变磁通量 原线圈中产生感应电动势e1 3 注意 1 记住变压器的符号 与原线圈对应的物理量u1 i1 n1 与副线圈对应的物理量u2 i2 n2 其中的电压 电流值u1 i1 u2 i2都是交变电流的有效值 2 变压器只能在交变电流下工作 若输入的是恒定的直流电流 则变压器无输出 即u2 0i2 0 变压器能改变交变电压 但 不能改变交变电流的频率 知识点2几种常见的变压器 1 自耦变压器 如图2 6 2所示 只有一个线圈 甲为 自耦降压变压器 乙为自耦升压变压器 图2 6 2 2 调压变压器 属于自耦变压器 但电压可连续调节 如 图2 6 2丙所示 3 互感器 它可以把不能直接测量的高电压 大电流变换 成低电压 小电流进行测量 图2 6 3 1 电压互感器 把高电压变成低电压 并联在电路中 如 图2 6 3甲所示 2 电流互感器 把大电流变成小电流 串联在电路中 如 图2 6 3乙所示 知识点3 理想变压器中的电压与电流 1 理想变压器 1 理想变压器是一种理想模型 本身无能量损耗 理想变压器的工作原理是互感现象 所以只有接入交变电流才能工作 2 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 实际上还忽略了变压器原 副线圈电路的功率因数的差别 即对同一变压器的任意两个线圈 2 理想变压器中的电压 1 原 副线圈两端的电压之比等于这两个线圈的匝数之 比 用公式表示为 都有电压和匝数成正比 2 当n2 n1时 u2 u1 变压器使电压升高 这种变压器叫做升压变压器 3 当n2 n1时 u2 u1 变压器使电压降低 这种变压器叫做降压变压器 3 理想变压器中的电流 p入 p出 1 理想变压器的输出功率与输入功率相等 有 即无论有几个副线圈在工作 变压器的输入功 率总等于所有输出功率之和 u1i1 u2i2 2 理想变压器工作时 原线圈和副线圈中的电流跟它们的 匝数成反比 用公式表示为 4 注意 1 只有当变压器只有一个副线圈工作时 才有 u1i1 u2i2 例题 双选 用理想变压器给负载 所有负载都是并联的 供电 下列措施哪些可以增加变压器的输入功率 a 只增加原线圈的匝数c 只增加负载 b 只减少负载d 只增加副线圈的匝数 解析 变压器的输入功率由输出功率决定 只增加原线圈的匝数 或只减少副线圈的匝数 致使原 副线圈的匝数比增加 使副线圈的输出电压减少 输出功率减少 而使输入功率随之减少 a错d对 只减少负载 意味着总电阻增加 输出电流减小 输出功率减小 而使输入功率随之减小 c对b错 故选cd 答案 cd 1 双选 如图2 6 4所示为一理想变压器的电路图 图中s为单刀双掷开关 p为滑动变阻器r的滑动头 u1为加在原线圈两端的交变电压 i1为原线圈中的电流 则下列说法中 正确的是 图2 6 4 a 若保持u1及p的位置不变 s由a合到b时 i1将增 大 b 若保持u1及p的位置不变 s由b合到a时 r消耗 的功率将增大 c 若保持u1不变 s接在a处 使p向上滑时 i1将增 大 d 若保持p位置不变 s接在a处 使u1增大时 i1将 增大 答案 ad 解析 原线圈匝数n1变小 副线圈电压u2 电流i2都将变大 故原线圈电流i1变大 a正确 原线圈匝数n1变大 副线圈电压u2 电流i2都将变小 r消耗的功率减小 b错误 当p上滑时 电阻增大 电流i2变小 i1将变小 c错误 当u1增大时 副线圈电压u2将增大 i1将增大 d正确 题型1 变压器与电路综合问题 例题 如图2 6 5中 降压变压器的变压系数是3 即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3 初级线圈的输入电压是660v 次级线圈的电阻为0 2 这台变压器供给100盏 220v60w 的电灯用电 求 1 空载时次级线圈的路端电压和输出功率 2 接通时次级线圈的路端电压 3 每盏灯的实际功率 图2 6 5 答案 见解析 规律总结 解决变压器问题的常用方法有 1 电压思路 变压器原 副线圈的电压之比为u1 u2 n1 n2 当变压器有多个副绕组时u1 n1 u2 n2 u3 n3 2 功率思路 理想变压器的输入 输出功率为p入 p出 即p1 p2 当变压器有多个副绕组时p1 p2 p3 3 电流思路 由i p u知 对只有一个副绕组的变压器有i1 i2 n2 n1 当变压器有多个副绕组时n1i1 n2i2 n3i3 4 变压器动态问题 制约思路 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由输入电压决定 即u2 n2u1 n1 可简述为 原制约副 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 可简述为 副制约原 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总 p线 p2 动态解析问题的思路程序可表示为 5 原理思路 变压器原线圈中磁通量发生变化 铁芯中 t相等 当遇到 自耦 型变压器时有 1 t 2 t 3 t 此式适用于交流电或电压 电流 变化的直流电 但不适用于稳压或恒定电流的情况 1 双选 2010年肇庆模拟 用电高峰期 电灯往往会变暗 其原理可简化为如下物理问题 如图2 6 6 理想变压器的副线圈上 通过输电线连接两只相同的灯泡l1和l2 输电线的等效电阻为r 原线圈输入有效值恒定的交流电压 当开关s 图2 6 6 闭合时 以下说法正确的是 a 灯泡l1两端的电压减小b 电阻r两端的电压增大c 副线圈输出电压增大d 原线圈输入功率减小 解析 开关s闭合后 用电器端的总电阻变小 因为输入电压不变 所以输出电压不变 用电器端电流增大 所以r两端电压增大 灯泡l1两端的电压减小 ab对 输出电压与用电器的状况无关 只与原线圈的输入电压和匝数有关 c错 因为p入 p出 输出电压不变 用电器端电流增大 所以输出功率增大 则原线圈输入功率增大 d错 答案 ab 题型2 多个副线圈的变压器的计算 例题 如图2 6 7所示 理想变压器原线圈i接到220v 的交流电源上 副线圈ii的匝数为30 与一标有 12v 12w 的灯泡连接 灯泡正常发光 副线圈iii的输出电压为110v 电流为0 4a 求 1 副线圈iii的匝数 2 原线圈i的匝数以及通过原线圈的电流 图2