高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器ppt课件.ppt

第2节变压器 1 了解变压器的构造 理解变压器的工作原理 2 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 3 了解自耦变压器的工作原理 互感 交变电流 匝数之比 低 连续调节 一 变压器的原理1 变压器的结构如图4 2 1所示为变压器的示意图和变压器在电路图中的符号 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 两个线圈都绕在叠合而成的硅钢片上 硅钢片都涂有绝缘漆 2 原线圈 与交流电源相连接的线圈 又叫做初级线圈 3 副线圈 与负载相连的另一个线圈 又叫做次级线圈 2 变压器的工作原理变压器的变压原理是电磁感应 当原线圈加上交流电时 原线圈中就有交变电流 它在铁芯中产生交变的磁通量 在原副线圈中都产生感应电动势 如果副线圈是闭合的 则副线圈中将有交变的感应电流 它也在铁芯中产生交变磁通量 在原 副线圈中同样要引起感应电动势 由于这种互相感应的互感现象 原 副线圈间虽然不相连 电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈 磁通量转换方式为 原线圈电能 磁场能 副线圈电能 特别提醒理想变压器应具备的条件1 原副线圈没有电阻 2 无磁通量漏失 3 铁芯不发热 4 当n2 n1时 U2 U1 这种变压器使电压升高 叫升压变压器 当n2 n1时 U2 U1 这种变压器使电压降低 叫降压变压器 2 理想变压器原 副线圈的功率关系根据能量守恒 理想变压器工作时 它的输入功率等于输出功率 即P入 P出 P入随P出的增大而增大 三 自耦变压器如图4 2 2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 教材资料分析迷你实验室变压器铁芯的导磁作用准备可拆变压器 低压交流电源 小灯泡及导线若干 如图4 13所示 去掉可拆变压器上压紧横条的胶木螺钉 并将横条放在 形铁芯的A侧上 变压器左边绕组接12V低压交流电源 右边绕组接一个额定电压为3 6V的小灯泡 观察小灯泡的亮度 把横条慢慢推向B 直至与B完全闭合 观察在此过程中小灯泡变亮还是变暗 你能解释观察到的现象吗 点拨当横条慢慢推向B的过程中 小灯泡逐渐变亮 当与B完全闭合时 小灯泡最亮 这是因为横条的存在使大部分磁感线通过横条与B构成回路 横条离B越近 穿过横条与B的磁感线的条数越多 当横条与B闭合后 几乎所有的磁感线都通过横条与B形成闭合回路 使通过B的磁通量变化率增大 B线圈产生的感应电动势也增大 故小灯泡逐渐变亮 直至形成回路时小灯泡最亮 迷你实验室定性探究变压器电压与匝数的关系如图4 16所示 将可拆变压器的横条和一组匝数较少 如左边 的绕组取出 再把连接好灯座的较长导线 约5m 套入铁芯的左边 1 将长导线按顺时针方向一匝一匝地绕在铁芯的左边 边绕边观察小灯泡的发光情况 2 待小灯泡发出耀眼的强光后 再按逆时针方向一匝一匝地退出铁芯 边退边观察小灯泡的发光情况 观察到的实验现象是 得出的结论是 点拨观察到的实验现象 随着绕在铁芯上的线圈匝数的增大 灯泡逐渐变亮 随着匝数的减少 灯泡越来越暗 得出的结论 线圈的电动势随着匝数的增多而增大 随着匝数的减少而降低 答案C 变式1 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4 2 4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 答案 1 00 2 440 4419 36100 典例2 如图4 2 5所示 一台有两个副线圈的变压器 原线圈匝数n1 1100匝 接入电压U1 220V的电路中 1 要求在两个副线圈上分别得到电压U2 6V U3 110V 它们的匝数n2 n3分别为多少 2 若在两副线圈上分别接上 6V20W 110V60W 的两个用电器 原线圈的输入电流为多少 答案 1 30匝550匝 2 0 36A借题发挥多绕组变压器中 原 副线圈间电压与匝数的关系仍成立 但电流与匝数的关系不成立 可以借助P入 P出 即U1I1 U2I2 U3I3 分析问题 变式2 如图4 2 6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 答案1A0 7A 典例3 如图4 2 7所示为一理想变压器 K为单刀双掷开关 P为滑动变阻器的滑动触头 U1为加在原线圈的电压 则 A 保持U1及P的位置不变 K由a合到b时 I1将增大B 保持P的位置及U1不变 K由b合到a时 R消耗功率将减小C 保持U1不变 K合在a处 使P上滑 I1将增大D 保持P的位置不变 K合在a处 若U1增大 I1将增大 借题发挥 1 对于电压的大小 条件充分时只需根据原线圈电压及原 副线圈的匝数确定 2 P1 P2 I1 I2的判断往往都与R的大小有关 对P1 I1的确定 需从P2 I2入手 3 各物理量的制约关系 在变压比一定时 当输入电压一定 则输出电压一定 当负载变化时 输出电流变化 输出功率变化 故输入电流 输入功率也相应变化 变式3 一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压 其最大值保持不变 副线圈有可调电阻R 设原线圈的电流为I1 输入功率为P1 副线圈的电流为I2 输出功率为P2 当R增大时 A I1减小 P1增大B I1减小 P1减小C I2增大 P2减小D I2增大 P2增大答案B 变压器的基本规律1 某变电站用原 副线圈匝数比为n1 n2的变压器 将远距离输送的电能送给用户 如图4 2 8所示 将变压器看作理想变压器 当变压器正常工作时 下列说法正确的是 A 原 副线圈电压比为n2 n1B 原 副线圈电流比为n1 n2C 原 副线圈电压比为n1 n2D 变压器的输入功率与输出功率的比为n1 n2 解析电压之比等于匝数之比 理想变压器输入功率等于输出功率 所以电流之比等于电压之比的反比 即等于线圈匝数之比的反比 答案C 多绕组变压器2 如图4 2 9所示 理想变压器铁芯上绕有A B C三个线圈 匝数比为nA nB nC 4 2 1 在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R 当线圈A与交流电源连通时 交流电流表A2的示数为I0 则交流电表A1的读数为 I0 答案0 625 答案BC 4 为探究理想变压器原 副线圈电压 电流的关系 将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上 副线圈连接相同的灯泡L1 L2 电路中分别接了理想交流电压表V1 V2和理想交流电流表A1 A2 导线电阻不计 如图4 2 11所示 当开关S闭合后 A A1示数变大 A1与A2示数的比值不变B A1示数变大 A1与A2示数的比值变大C V2示数变小 V1与V2示数的比值变大D V2示数不变 V1与V2示数的比值不变 解析电源电压有效值不变 所以V1示数不变 原 副线圈的电压之比等于匝数之比 匝数之比不