鲁科版选修32 第4章第2节变压器 课件（37张）.ppt

第2节变压器 第4章远距离输电 学习目标1 知道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 通过实验探究理想变压器的原 副线圈中电压与匝数的关系 电流与匝数的关系 知道理想化模型在物理学研究中的重要性 3 了解变压器在生活中的应用 第4章远距离输电 一 变压器的结构与工作原理1 结构 由 和两个或两个以上的 绕组 组成 原线圈与 相连 副线圈与 相连 铁芯由涂有绝缘漆的 而成 2 分类 变压器和 变压器 3 工作原理 电磁感应是变压器的工作原理 即 是变压器工作的基础 闭合铁芯 线圈 电源 负载 硅钢片叠合 升压 降压 互感现象 想一想 1 变压器的原 副线圈连在一起吗 是原线圈中的电流直接跑到副线圈中去了吗 提示 两线圈彼此绝缘 变压器是利用了互感现象在副线圈中感应出电流 二 科学探究 变压器与匝数的关系1 定性探究变压器电压与匝数的关系如图所示为原 副线圈匝数可变的变压器 先保持原线圈匝数不变 使副线圈的匝数依次减少 电压表v2的示数依次 再保持副线圈的匝数不变 使原线圈匝数依次减少 电压表v2的示数依次 减小 增大 2 变压器电压与匝数的关系 做一做 2 如图 理想变压器原线圈与一10v的交流电源相连 副线圈并联两个小灯泡la和lb 小灯泡la的额定功率为0 3w 正常发光时电阻为30 已知两灯泡均正常发光 流过原线圈的电流为0 09a 可计算出原 副线圈的匝数比为 流过灯泡lb的电流为 a 10 3 0 2 三 常见变压器1 自耦变压器 1 示意图 2 特点铁芯上只有一个 3 用途可升高电压 也可降低电压 如果把整个绕组作 副线圈只取绕组的一部分 就可以成为 变压器 图甲 如果把绕组的一部分作原线圈 整个绕组作 就可以成为 变压器 图乙 绕组 原线圈 降压 副线圈 升压 2 三相变压器 它是 个相同容量的单相变压器的 有三个铁芯柱 每个铁芯柱上都绕有同一相的两个线圈 一个是高压线圈 另一个是低压线圈 做一做 3 如图所示 自耦变压器输入端a b接交流稳压电源 其电压有效值uab 100v r0 40 当滑动片处于线圈中点位置时 c d两端电压的有效值ucd为 v 通过电阻r0的电流为 a 三 组合 200 5 1 理想变压器的特点 1 没有漏磁 即通过原 副线圈的每一匝的磁通量都一样 2 原 副线圈没有电阻 即忽略原副线圈中的焦耳热损耗 铜损 3 铁芯中无磁损耗 也不产生涡流 4 理想变压器是一种理想化模型 理想变压器的特点及工作原理 2 工作原理变压器工作原理的物理过程示意图如图所示 原线圈上加交变电压u1产生交变电流 铁芯中产生交变磁场即产生交变磁通量 从而在副线圈中产生交变电动势u2 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 由于铁芯闭合 在不考虑铁芯漏磁的情况下 穿过原 副线圈的每匝线圈的磁通量及其变化率均相同 因此在原线圈上所加的交流电压值与原 线圈匝数不变的情况下 副线圈上产生的交变电压与副线圈的匝数成正比 这样可以通过绕制不同匝数的副线圈来得到各种数值的交变电动势 从而改变交流电的电压 要强调的是 从能量转换角度看 变压器是把电能转化为磁能 再将磁能转化为电能的装置 一般地说 经过转换后电压 电流均发生了变化 特别提醒 1 变压器只对变化的电流起作用 对恒定电流不起作用 2 变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起 两个线圈间是绝缘的 3 变压器不能改变交变电流的频率 4 若直流电的电压是随时间变化的 也可以用变压器改变电压 2014 北海高二检测 如图所示 理想变压器的原线圈两端接平行直导轨 导轨处于匀强磁场中 副线圈上接电阻r和电压表 当导体棒ab运动时 下列说法中正确的是 a 导体棒ab匀速运动时 电压表有示数b 导体棒ab匀速运动时 电压表没有示数c 导体棒ab做加速运动时 电压表没有示数d 导体棒ab做减速运动时 电压表没有示数 b 解析 导体棒ab运动切割磁感线时 产生感应电动势e blv 若ab匀速运动 感应电动势e不变 原线圈中电流也不变 因此穿过副线圈的磁通量不变 副线圈不会产生感应电动势 所以电压表无示数 a错误 b正确 当ab加速或减速运动时 感应电动势e变化 原线圈中电流变化 穿过副线圈的磁通量变化 副线圈产生感应电动势 所以电压表有示数 c d错误 名师归纳变压器是依据电磁感应工作的 因此只能在电流变化的电路中工作 如果变压器接入恒定电流电路 原线圈中的电流不变 在铁芯中不能引起磁通量的变化 没有互感现象出现 变压器就起不到变压作用 1 如图所示为汽油机中点火装置的示意图 它使用的是12v直流电源 在变压器的输出端却可得到高达10000v的高压 开关是自动控制的 如果我们在副线圈两端要得到一个高压 应该 a 开关总处于接通状态b 开关由接通时断开c 开关由断开时接通d 开关总处于断开状态 bc 解析 欲使副线圈两端得到一个高压 必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化 即原线圈中的电流必须发生变化 只有当开关闭合 断开瞬间原线圈中电流才有变化 故选bc 1 变压 变流 规律 p入 p出 能量守恒 u1i1 u2i2 适于一个原线圈及多个副线圈的情况 适于理想变压器 适于一个原线圈 一个副线圈 理想变压器的变压 变流 规律 2 变压器工作时的制约关系 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u1决定 即u2 n2u1 n1 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 3 功率制约 p2决定p1 p2增大 p1增大 p2减小 p1减小 p2为0 p1为0 特别提醒 变压器原副线圈功率制约关系 电流制约关系实质上体现了能量守恒特点 不计变压器能量损失 消耗了多少能量 必定提供了多少能量 反过来提供了不消耗 提供的多消耗的少 显然是不符合能量守恒定律的 一台理想变压器 其原线圈2200匝 副线圈440匝 并接一个100 的负载电阻 如图所示 1 当原线圈接在44v直流电源上时 电压表示数为 v 电流表示数为 a 2 当原线圈接在220v交流电源上时 电压表示数为 v 电流表示数为 a 此时输入功率为 w 变压器效率为 0 0 44 0 44 19 36 100 规律方法 1 变压器能改变交流电压 不能改变恒定直流电压 2 理想变压器的效率是100 3 交流电压表与电流表的示数均为有效值 4 输入功率由输出功率决定 d 含有变压器的动态电路分析 c ad 易错辨析 变压器与分压器的分析 范例 如图所示的甲 乙两电路中 当a b两端与e f两端分别加上220v的交流电压时 测量c d间与g h间的电压均为110v 若分别在c d两端及g h两端加上110v的交流电压 则a b间及e f间的电压分别为 a 220v 220vb 220v 110vc 110v 110vd 220v 0v b 错因分析 本题易错选项及错误原因具体分析如下 变压器的工作原理是电磁感应 一般应接交流电 能使交变电压升高或降低 滑动变阻器的工作原理是串联电阻分压 可接交流电或直流电 求解此题常见的错误是不少人受变压器变压的影响 认为g h间接110v电压时 e f间电压为220v 而错选a 这是没有搞清楚变压器变压与变阻器分压的区别所致 解析 当a b间接220v电压时 c d间电压为110v 说明c d间线圈的匝数为原线圈匝数的一半 反过来 当c d间接110v电压时 a b间电压应为220v 当e f间接220v电压时 g h间电压为110v 说明g h间电阻为e f间电阻的一半 当