高二物理人教版选修3-2课件：第五章5变压器

1、第五章交变电流学案5 变压器目标定位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.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决 相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线 圈的电流关系.知识探究自我检测一、变压器的原理及电压与匝数的关系 问题设计把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示).知识探究图1(1)小灯泡能发光吗？为什么？答案能发光，当左边线圈加上交变电压时，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场，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，

2、右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.(2)若小灯泡发光，那么小灯泡两端电压与什么因素有关？(3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论小灯泡亮或不亮的原因.答案不亮.原线圈接到恒定直流电源上，通过原线圈的电流的大小、方向均不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压，所以小灯泡不亮.这种现象说明，变压器不能改变恒定电流的电压.要点提炼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.2

3、.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”)交流电源初级线圈负载次级线圈闭合铁芯互感现象变化恒定3.变压器中的电压关系：4.变压器 (填“能”或“不能”)改变交变电流的频率.5.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 .不能电源二、理想变压器中的功率关系及电流关系 问题设计1.什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？答案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.所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即

4、P入P出.2.若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？答案由能量守恒定律，有P入P出，即U1I1U2I2.3.若有多个副线圈时，电流与匝数间的关系是什么？答案若有多个副线圈P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3将U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I3要点提炼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：.漏磁发热内阻P入P出3.电流关系：(2)当有多个副线圈时I1U1 得I1n1 I2U2I2U2I3U3I2n2I3n3三、理想变压器中各量的制约关

5、系和动态分析1.变压器工作时的制约关系(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入 ；P出减小，P入 ，P出为0，P入为 .增大减小02.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RI2P出P入I1；(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P出P入I1.四、各种各样的变压器1.自耦变压器如图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.图22.电压互感器、电流互感器(1)构造：小型变压器，如图

6、3所示.图3(2)接法：电压互感器原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；电流互感器原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表.为了安全，外壳和副线圈应接地.(3)作用：电压互感器可将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压.电流互感器将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流.典例精析一、对变压器原理的理解例1关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是 ()A.通过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BI，由于面积S不变，故I，A错

7、误.因理想变压器无漏磁，故B、C正确.原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D错.答案BC二、理想变压器基本规律的应用例2理想变压器连接电路如图4甲所示，已知原、副线圈匝数比为101，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A，则()A.电压表读数为282 VB.电压表读数为28.2 VC.输入功率为56.4 WD.输入功率为40 W图4答案D三、理想变压器中的动态分析例3如图5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为加在原线圈两端的交变电压，I1为原线圈中的电流，则()A.保持U1及P的位置不变，K由a扳向b时，I1将增大B.保持U1及P的位置不变，K由b扳

8、向a时，R消耗功率减小C.保持U1不变，K接在a处，使P上滑，I1将增大D.保持P的位置不变，K接在a处，若U1增大，I1将增大图5同理，K若由b扳向a，R消耗功率将减小，B正确.U1不变，K接在a处，使P上滑时，I2减小，I1也减小，故C错.答案ABD四、各种各样的变压器例4图6甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是()图6A.线圈匝数n1n2，n3n2，n3n4C.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路解析题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1n2，题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流

9、互感器，是升压变压器，n3n4，题图乙中的电表为电流表，故选项C、D正确.答案CD课堂要点小结1.(对变压器原理的理解)如图7所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1n241，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表 的示数是12 mA，则副线圈中电流表 的示数是()A.3 mA B.48 mAC.零 D.与R阻值有关自我检测图7解析当导线在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的电流，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确.答案C2.(理想变压器基本规律的应用)如图8所示，将额定电压为60 V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

10、流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A.以下判断正确的是()图8A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2113解析变压器的输入功率P1P2I2U22.260 W132 W，选项A错误；答案BD3.(理想变压器中的动态分析)如图9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压u，其瞬时值表达式为u sin (100t) V，现把单刀双掷开关与a连接，则()图9A.电压表的示数为22 VB.流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次C.在滑动变阻器的触头P向上移动的过程中，电压表和电 流表的示数均变大D.若把单刀双掷开关由a扳向b时，保持滑动变阻器的触 头P不动，电压表示数变大，电流表的示数变小解析理想变压器可以变压、变流，但不改变功率和频率；由交变电压的表达式可知，