高中物理 第五章 交变电流 4 变压器课件 新人教版选修32.ppt

4变压器 第五章交变电流 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 掌握理想变压器的功率关系 3 理解变压器的变压规律和变流规律 并运用此规律解决实际问题 目标定位 二 理想变压器的规律 三 几种常见的变压器 栏目索引 一 变压器的原理 对点检测自查自纠 一 变压器的原理 知识梳理 1 变压器的结构 如图1所示 为变压器的示意图和在电路图中的符号 图1 答案 1 变压器的构造 闭合铁芯 原线圈 匝数用n1表示 副线圈 匝数用n2表示 输入电压是u1 输出电压是u2 两个线圈都绕在上 2 原线圈 与相连接的线圈 又叫做 3 副线圈 与相连的另一个线圈 又叫做 互感 次级线圈 闭合铁芯 交流电源 初级线圈 负载 答案 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 4 变压器 选填 改变 或 不改变 交流电的频率 不改变 电源 深度思考 1 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上 一个线圈连接到交流电源的两端 另一个线圈连接到小灯泡上 如图2所示 小灯泡能发光吗 为什么 图2 答案能 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通量 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 答案 答案 2 若把交流电源改为蓄电池 小灯泡发光吗 答案不发光 典例精析 例1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 abc 答案 总结提升 返回 返回 总结提升 变压器能改变交变电压 交变电流 但不能改变功率和交变电流的频率 二 理想变压器的规律 答案 知识梳理 1 理想变压器的特点 1 变压器铁芯内无漏磁 无发热损失 2 原副线圈不计内阻 即也无能量损失 2 理想变压器的功率关系从能量守恒看 理想变压器的输入功率输出功率 即p入 p出 等于 3 变压器的变压关系 答案 4 电流关系 2 当有多个副线圈时 由i1u1 i2u2 i3u3 得 n1i1 n3i3 n2i2 5 电压 电流 功率的制约关系 1 电压制约 输入电压决定输出电压 选填 u1 或 u2 2 功率制约 决定 这体现了能量守恒的特点 选填 p出 或 p入 3 电流制约 输出电流决定输入电流 选填 i1 或 i2 答案 i1 u1 u2 p出 p入 i2 答案 深度思考 变压器为什么不能改变交流电的频率 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流电的频率 典例精析 例2如图3所示 理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 2 1 和均为理想电表 灯泡电阻rl 6 ab两端电压u1 12sin100 t v 下列说法正确的是 图3a 电流频率为100hzb 的读数为24vc 的读数为0 5ad 变压器输入功率为6w 解析答案 总结提升 答案d 总结提升 总结提升 1 电压表 电流表示数均为有效值 2 理想变压器p入 p出 3 变压器不改变频率 即原 副线圈电流频率相等 解析答案 针对训练如图4所示 将额定电压为60v的用电器 通过一理想变压器接在正弦交变电源上 闭合开关s后 用电器正常工作 交流电压表和交流电流表 均为理想电表 的示数分别为220v和2 2a 以下判断正确的是 a 变压器输入功率为484wb 通过原线圈的电流的有效值为0 6ac 通过副线圈的电流的最大值为2 2ad 变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 3 图4 答案bd 解析变压器的输入功率p1 p2 i2u2 2 2 60w 132w 选项a错误 返回 解析答案 例3如图5所示 理想变压器三个线圈的匝数之比为n1 n2 n3 10 5 1 其中n1接到220v的交流电源上 n2和n3分别与电阻r2 r3组成闭合回路 已知通过电阻r3的电流i3 2a 电阻r2 110 求通过电阻r2的电流i2和通过原线圈的电流i1 图5 总结提升 解析由变压器原 副线圈电压比等于其匝数比可得 加在r2上的电压 总结提升 根据输出功率等于输入功率得 u1i1 u2i2 u3i3代入数据解得通过原线圈的电流为 i1 0 7a 答案1a0 7a 返回 总结提升 含多个副线圈的变压器 电压仍与匝数成正比 但电流关系只能通过功率关系来判断 三 几种常见的变压器 知识梳理 1 自耦变压器如图6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6 2 电压互感器 1 构造 小型降压变压器 如图7甲所示 2 接法 原线圈在高压电路中 副线圈接电压表 为了安全 外壳和副线圈应 3 作用 将电压变为电压 通过测量低电压 计算出高压电路的电压 图7 答案 低 并联 接地 高 3 电流互感器 1 构造 小型升压变压器 如图乙所示 2 接法 原线圈在被测电路中 副线圈接电流表 为了安全 外壳和副线圈应 3 作用 将电流变成电流 通过测量小电流 计算出被测电路中的大电流 答案 小 串联 接地 大 返回 解析答案 总结提升 典例精析 例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8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 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 b 图8 总结提升 返回 1 电压互感器u1 u2 n1 n2 2 电流互感器i1 i2 n1 n2 3 电压互感器应并联接入电路 电流互感器应串联接入电路 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 1 变压器原理分析 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 解析通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的 由于面积s不变 故磁通量 变化 a错误 因理想变压器无漏磁 故b错误 由互感现象知c正确 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 故d错误 c 1 2 3 4 解析答案 2 理想变压器基本规律的应用 如图9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9 d 1 2 3 4 3 理想变压器基本规律的应用 如图10为气流加热装置的示意图 使用电阻丝加热导气管 视变压器为理想变压器 原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变 调节触头p 使输出电压有效值由220v降至110v 调节前后 a 副线圈中的电流比为1 2b 副线圈输出功率比为2 1c 副线圈的接入匝数比为2 1d 原线圈输入功率比为1 2 解析答案 图10 1 2 3 4 副线圈电压减半 电阻不变 电流也随之减半 所以电流之比为2 1 故a错误 由p ui知 输出功率之比为4 1 故b错误 副线圈输出功率等于原线圈输入功率 所以原线圈输入功率之比为4 1 故d错误 答案c 1 2 3 4 4 互感器的应用 如图11所示 l1和l2是高压输电线 甲 乙是两只互感器 若已知n1 n2 1000 1 n3 n4 1 100