高中物理第十一章第讲变压器

1、高中物理第十一章第讲变压器第1页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四知识点 理想变压器1.构造和原理(如图所示)(1)主要构造:由_、_和_组成。(2)工作原理:电磁感应的_现象。原线圈副线圈闭合铁芯互感第2页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四2.理想变压器的基本关系式(1)功率关系:_。(2)电压关系: 若n1n2,为_变压器;若n1n2,为_变压器。(3)电流关系:只有一个副线圈时,_;有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+UnIn。P入=P出降压升压第3页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四3几种常用的变压器(1)自耦

2、变压器调压变压器。 电压互感器：把_变成_。 电流互感器：把_变成_。高电压低电压大电流小电流(2)互感器第4页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【思考辨析】(1)变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用。()(2)变压器不但能改变交变电流的电压,还能改变交变电流的频率。()(3)正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压。()(4)变压器副线圈并联更多的用电器时,原线圈输入的电流随之增大。()第5页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四分析：变压器是依靠电磁感应工作的,恒定不变的电流不能产生变化的磁场,不满足产生感应电动势的条件,(

3、1)对;变压器变压的原理是互感原理,当原线圈变化一个周期时,副线圈也变化一个周期,故原、副线圈磁通量的变化率完全相同,原、副线圈交变电流的频率也完全相同,(2)错;副线圈两端电压由原、副线圈匝数比和原线圈两端电压共同决定,与副线圈上所接负载无关,(3)错;变压器副线圈并联更多的用电器时,副线圈电流增加,原、副线圈电流之比由匝数比决定,因此原线圈电流相应增加,(4)对。第6页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四考点 1 理想变压器的工作原理和基本量的关系(三年12考)深化理解【考点解读】1.工作原理 第7页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四2.理想变压器

4、及其原、副线圈基本量的关系理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系P入=P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比,与负载情况、副线圈个数的多少无关电流关系只有一个副线圈时,电流和匝数成反比;有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等第8页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四理想变压器没有能量损失(铜损、铁损)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流

5、I2和匝数比决定第9页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【典例透析 1】(2012山东高考改编)图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2, 为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是()第10页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四A.电压表的示数等于5 VB.电压表的示数等于 VC.实现点火的条件是 =1 000D.实现点火的条件是 5 000，所以 1 000，C、D均错

6、。第12页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【总结提升】基本量关系解题的两点提醒(1)理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点,电流关系的推导是以其为依据的。(2)变压器的以上关系都是根据“口”字型铁芯的变压器推出的。如果变压器不是“口”字型铁芯,应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系。 第13页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【变式训练】(2012海南高考)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为201,两个标有“12V,6 W”的小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

7、的)的示数分别是()A.120V,0.10 A B.240V,0.025 AC.120V,0.005 A D.240V,0.05 A第14页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【解析】选D。灯泡正常工作,副线圈电压U2=12V,副线圈电流I2=2 A=1A,根据匝数比得原线圈电流I1= I2=0.05A,原线圈电压U1=20U2=240V,选项D正确,其他选项错误。第15页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【变式备选】如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为15,原线圈两端的交变电压为u=20 sin100t(V)。氖泡在两端电压达到100V时开始发光

8、,下列说法中正确的有()A.开关接通后,氖泡的发光频率为50 HzB.开关接通后,电压表的示数为100 VC.开关断开后,电压表的示数变大D.开关断开后,变压器的输出功率不变第16页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【解析】选B。由于副线圈电压由原线圈决定,则不论负载如何变化,电压表的读数不变,始终为有效值100 V,B正确,C错误;交流电每个周期内氖泡发光两次,每秒发光100次,则氖泡发光频率为100 Hz,A错误;开关断开后,负载电阻增大、电流减小,则变压器的输出功率减小,D错误。第17页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四考点 2 理想变压器的动

9、态分析 (三年7考)解题技巧【考点解读】常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种:匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。1.匝数比不变的情况(如图所示) 第18页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四(1)U1不变,根据 输入电压U1决定输出电压U2,可以得出不论负载电阻R如何变化,U2不变。(2)当负载电阻发生变化时,I2变化,根据输出电流I2决定输入电流I1,可以判断I1的变化。(3)I2变化引起P2变化,根据P1=P2,可以判断P1的变化。第19页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四2.负载电阻不变的情况(如图所示)(1)U1不变, 发生变化,U2变

10、化。(2)R不变,U2变化,I2发生变化。(3)根据 和P1=P2,可以判断P2变化时,P1发生变化,U1不变时,I1发生变化。第20页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【典例透析 2】(2013杭州模拟)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,b是原线圈中心的抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u1= sin100t(V),则() 第21页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表V1的示数为22 VB.当t= s时,电压表V0的读数为110 VC.单刀双

11、掷开关与a连接,当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电压表V1的示数增大,电流表示数变小D.当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表V1和电流表的示数均变小第22页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【解题探究】(1)请分析当开关接a时,滑片P上移,负载电阻如何变化?原、副线圈的电压如何变化?提示：负载电阻变大。原、副线圈电压不变。(2)请分析当开关由a扳向b时,原、副线圈电压的变化。提示：原线圈电压不变。副线圈电压变大。第23页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【解析】选C。原线圈输入电压的有效值为220V,由电压比 及电表测得的有效值可知,当单刀双掷开关

12、与a连接时,副线圈输出电压U2=22V,而U2=UR0+ 所以电压表V1的示数小于22V,A错;由瞬时值表达式可知当t= s时,电压瞬时值为110 V,而电压表示数为有效值,则电压表V0的读数为220V,B错;单刀双掷开关与a连接,当滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,R接入电路的阻值增大,而U2不变,电流表示数减小,电压表V1示数增大,C对;当单刀双掷开关由a扳向b时,变压器原线圈匝数减小,所以副线圈输出电压增大,电压表V1和电流表的示数均变大,D错。第24页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【总结提升】变压器动态问题分析的思路流程第25页，共43页，2022年，5月20

13、日，10点13分，星期四【变式训练】(2012福建高考)如图,理想变压器原线圈输入电压u=Umsint,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。V1和V2是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;A1和A2是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是()第26页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四A.I1和I2表示电流的瞬时值B.U1和U2表示电压的最大值C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I1变小【解析】选C。交流电压表和交流电流表显示的示数都为有效值,A、B错。由于输入端电压U1和理想变压器匝数比不变,所

14、以U2不变。滑片P向下滑动过程中,电阻变小,电流I2变大,输出功率变大,则输入功率变大,电流I1变大,C对、D错,故选C。第27页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【备选例题】【典例透析】如图所示,接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n1n2n3为多少?考查内容多线圈变压器问题第28页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【规范解答】灯泡正常发光,可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3。由变压器的电压比公式 所以n2=2n3。同理,灯泡正常发光,功率相等,即PA=PB=PC=PD。由P=I2R,得IA=IB=IC

15、=ID,即I1=I2=I3。由U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3,第29页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四即n1=n2+n3=2n3+n3=3n3,所以n1n2n3=321。答案：321第30页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四自耦变压器问题【典例】(10分)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝,原线圈为1100匝,接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2.0kW。设此时

16、原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为多少?第31页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【审题抓住信息，快速推断】关键信息信息挖掘题干铁芯上只绕有一个线圈原副线圈的磁通量时刻相同,变化率相同,和普通变压器的原理相同,基本量的关系相同变压器输出电压调至最大时副线圈为最大匝数1 900匝时,输出电压最大R上的功率为2.0kW原副线圈的功率相同,注意单位换算变压器是理想的利用理想变压器的基本关系和制约关系求解第32页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【答题规范解题，步步得分】由理想变压器原、副线圈中电压得

17、: (2分)电流关系可得: (2分)功率关系可得:U1I1=P2, (2分)所以当变压器输出电压调至最大时,副线圈的匝数也最大n2=1900匝,负载R上的功率也最大为2.0kW,则 (2分) (2分)答案：380V9.1 A第33页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【双基题组】1.(2013渝北模拟)如图所示,一理想变压器原副线圈的匝数比为12;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22 W;原线圈电路中接有理想电压表和理想电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则()第34页，共43页，2022年，5月20日，1

18、0点13分，星期四A.U=110V,I=0.2AB.U=110V,I=0.05 AC.U=110 V,I=0.2AD.U=110 V,I=0.2 A【解析】选A。由变压原理 可得U1=110V,即电压表示数为110V。由P入=P出,灯泡正常发光可得P入=U1I1=P出=22W,I1= A=0.2 A,故A正确。第35页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四2.(2013黄山模拟)如图所示的交流电路中,理想变压器输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表。当滑动变阻器R的滑动头向下移动时()A.灯L变亮B.各个电表读数均变大C.因为U1不变,所以P1

19、不变D.P1变大,且始终有P1=P2第36页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【解析】选D。滑动头向下移动时,变阻器R的实际应用阻值变小,变压器负载总电阻变小,副线圈总电流增大,R0上电压降增大,因此电压表示数变小,灯L变暗,而电流表示数变大,故A、B均错误;U1虽然不变,但输入端电流增大,故有P1=U1I1增大,但理想变压器始终有P1=P2,所以C错误,D正确。第37页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四【高考题组】3.(2012重庆高考)如图所示,理想变压器的原线圈接入u=11 000 sin100t(V)的交变电压,副线圈通过电阻r=6的导线对“220V880 W”的电器RL供电,该电器正常工作。由此可知()第38页，共43页，2022年，5月20日，10点13分，星期四A.原、副线圈的匝数比为501B.交变电压的频率为100 HzC.副线圈中电流的有效值为4 AD.变压器的输入功率为880 W【解析】选C。因为用电器正常工作,可