浙江省高中物理 第五章 交变电流 第4课时 变压器课件 新人教版选修32.ppt

第4课时变压器 研究选考 把握考情 知识点一变压器的构造和原理 基础梳理 1 变压器的构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成 与 相连接的线圈叫原线圈 匝数用n1表示 又叫做 与 相连的另一个线圈叫副线圈 匝数用n2表示 又叫做 两个线圈都绕在 上 如图1所示 交流电源 初级线圈 负载 次级线圈 闭合铁芯 图1 2 变压器的工作基础是 因此变压器只对 的电流起作用 对 电流不起作用 后两空选填 变化 或 恒定 互感现象 变化 恒定 1 对变压器工作原理的理解 如图2所示 当原线圈上加交流电压u1时 原线圈中就有交变电流 它在铁芯中产生交变的磁通量 在副线圈中要产生感应电动势u2 如果副线圈是闭合的 则副线圈中将产生交变的感应电流 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 其能量转换方式为 原线圈电能 磁场能 副线圈电能 要点精讲 图2 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电源 2 原 副线圈的地位 a 3mab 0c 48mad 与负载r的值有关解析导体棒向左匀速切割磁感线时 在线圈n1中通过的是恒定电流 不能引起穿过线圈n2的磁通量变化 在副线圈n2上无感应电动势出现 所以电流表a2中无电流通过 故选项b正确 答案b 例1 如图3所示 理想变压器原 副线圈的匝数比为n1 n2 4 1 当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时 电流表的示数是12ma 则电流表的示数为 图3 名师点睛本题常见错误是忽略了变压器的工作条件 只有原线圈中的电流是变化的 才能引起副线圈中的磁通量发生变化 产生感应电动势 知识点二理想变压器电压与匝数的关系 1 理想变压器 没有 损失的变压器 基础梳理 3 降压变压器 副线圈的电压比原线圈的电压 的变压器 4 升压变压器 副线圈的电压比原线圈的电压 的变压器 能量 低 高 要点精讲 1 理想变压器的特点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 实际变压器一般可看成理想变压器 2 对理想变压器 变压 原理的理解 例2 如图中 可以将电压升高给电灯供电的变压器是 解析变压器只能对交变电流实现变压 不能对直流变压 故选项a d错误 由于电压与变压器线圈匝数成正比 副线圈匝数多于原线圈的变压器才能实现升压 所以选项b错误 c正确 答案c 跟踪训练1 某型号家用交流稳压器中 变压器的原 副线圈都带有滑动触头 如图4所示 当变压器输入电压发生变化时 可通过向上 向下调节p1 p2的位置 使输出电压稳定在220v 现发现输出电压低于220v 欲通过调节p1 p2的位置使输出电压稳定在220v 下列措施可行的是 图4a 保持p1不动 将p2向上移b 保持p2不动 将p1向下移c 将p1向上移 同时p2向下移d 将p1向下移 同时p2向上移 答案abd 跟踪训练2 将输入电压为220v 输出电压为6v的变压器 改装成输出电压为30v的变压器 副线圈原来的匝数为30匝 原线圈的匝数不变 则副线圈应增加的匝数为 a 150匝b 144匝c 130匝d 120匝 答案d 知识点三理想变压器中的功率关系及电流关系 1 理想变压器的特点 1 变压器铁芯内无 无 损失 2 原 副线圈不计 即无能量损失 实际变压器 特别是大型变压器 一般可以看成理想变压器 2 功率关系 基础梳理 漏磁 发热 内阻 p入 p出 i2u2 要点精讲 要点1对理想变压器规律的理解 2 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 输入功率总等于输出功率 副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率 3 变压器的电流关系也是有效值 或最大值 间的关系 例3 如图5所示 理想变压器原 副线圈匝数之比为20 1 原线圈接正弦交流电源 副线圈接入 200v60w 灯泡一只且灯泡正常发光 则 a 电流表的示数为0 015ab 电源输出功率为1200wc 电流表的示数为6ad 原线圈端电压为10v 图5 答案a 跟踪训练3 理想变压器连接电路如图6甲所示 已知原 副线圈匝数比为10 1 当输入电压波形如图乙时 电流表读数为2a 则 图6a 电压表读数为282vb 电压表读数为28 2vc 输入功率为56 4wd 输入功率为40w 答案d 要点2理想变压器中各量的制约关系和动态分析1 理想变压器工作时各量的制约关系 2 功率制约 p出决定p入 p出增大 p入增大 p出减小 p入减小 p出为0 p入为0 2 对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 1 原 副线圈匝数比不变 分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况 进行动态分析的顺序是r i2 p2 p1 i1 2 负载电阻不变 分析各物理量随匝数之比的变化而变化的情况 进行动态分析的顺序是n1 n2 u2 i2 p2 p1 i1 特别提醒 1 理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是 量出为入 即用户消耗多少 原线圈就提供多少 因而输出功率决定输入功率 2 可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源 对负载电路进行动态分析时 可以参照直流电路动态分析的方法 例4 如图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为加在原线圈上的电压 则 图7a 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消耗的功率将减小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 答案abd 知识点四实验 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 1 实验目的 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 2 实验原理 原线圈通过电流时 铁芯中产生磁场 由于交变电流的大小和方向都在不断变化 铁芯中的磁场也在不断的变化 变化的磁场在副线圈中产生感应电动势 副线圈中就存在输出电压 本实验通过改变原 副线圈匝数 探究原 副线圈的电压与匝数的关系 3 实验器材 两只多用电表 或两只交直流数字电压表 学生电源 低压交流电源 开关 可拆变压器 导线若干 要点精讲 4 实验步骤 1 按如图8所示连接好电路 将两个多用电表调到交流电压挡 并记录两个线圈的匝数 图8 2 接通学生电源 读出电压值 并记录在表格中 3 保持匝数不变 多次改变输入电压 记录下每次的两个电压值 4 保持电压 原线圈的匝数不变 多次改变副线圈的匝数 记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值 5 数据记录与处理 6 结论 原 副线圈的电压比与原 副线圈的匝数比相等 7 误差分析 1 实验变压器存在各种损耗 2 交流电表的读数存在误差 8 注意事项 1 在改变学生电源电压 线圈匝数前均要先断开开关 再进行操作 2 为了人身安全学生电源的电压不能超过12v 不能用手接触裸露的导线和接线柱 3 为了多用电表的安全 使用交流电压挡测电压时 先用最大量程挡试测 大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量 例5 在 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 的实验中 实验室中备有下列可供选择的器材 a 可拆变压器 铁芯 两个已知匝数的线圈 b 条形磁铁c 直流电源d 多用电表e 开关 导线若干上述器材在本实验中不必用到的是 填器材前的序号 本实验中还需用到的器材有 答案bc低压交流电源 例6 做 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 实验时 原线圈接在学生电源上 用多用电表测量副线圈的电压 下列操作正确的是 a 原线圈接直流电压 电表用直流电压挡b 原线圈接直流电压 电表用交流电压挡c 原线圈接交流电压 电表用直流电压挡d 原线圈接交流电压 电表用交流电压挡解析副线圈上的感应电动势是通过两个线圈间的互感现象产生的 所以原线圈上的电流应该是变化的 应为交流电流 电压为交流电压 故d正确 答案d 1 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 答案c 2 理想变压器原 副线圈匝数比为5 1 正常工作时 下列说法正确的是 a 穿过原 副线圈的磁通量相等 且每一匝线圈磁通量的变化率相等b 原 副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为5 1c 原 副线圈的电压之比为5 1d 原 副线圈的输入 输出功率之比为1 1解析对理想变压器 无磁通量损失 因而穿过两个线圈的磁通量相等 磁通量变化率也相等 因而每匝线圈产生的感应电动势相等 所以电压与匝数成正比 a c正确 b错误 理想变压器可以忽略各种损耗 故输入功率等于输出功率 d正确 答案acd 3 如图9甲所示 理想变压器的原线圈电路中装有0 5a的保险丝l 原线圈匝数n1 600匝 副线圈匝数n2 120匝 当原线圈接在如图乙所示的交流电源上 要使整个电路和用电器正常工作 则副线圈两端可以接 图9a 阻值为12 的电阻b 并联两盏 36v40w 的灯泡c 工作频率为10hz的用电设备d 耐压值为36v的电容器 答案b 4 如图10 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 图10a 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 答案bd 5 如图11所示 理想变压器原线圈接一交流电源 副线圈回路中有一定值电阻r和两个小灯泡l1 l2