浙江省2018-2019版高中物理 第五章 交變電流 第4課時(shí) 變壓器課件 新人教版選修3-2.ppt

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1、第4課時(shí)變壓器,研究選考把握考情,知識(shí)點(diǎn)一變壓器的構(gòu)造和原理,基 礎(chǔ) 梳 理,1.變壓器的構(gòu)造： 由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成。與____________相連接的線圈叫原線圈(匝數(shù)用n1表示，又叫做__________)，與_____相連的另一個(gè)線圈叫副線圈(匝數(shù)用n2表示，又叫做__________)，兩個(gè)線圈都繞在__________上。如圖1所示。,交流電源,初級(jí)線圈,負(fù)載,次級(jí)線圈,閉合鐵芯,圖1,2.變壓器的工作基礎(chǔ)是__________。因此變壓器只對(duì)______的電流起作用，對(duì)______電流不起作用。(后兩空選填“變化”或“恒定”),互感現(xiàn)象,變化,恒定,1.對(duì)變壓器工

2、作原理的理解。如圖2所示，當(dāng)原線圈上加交流電壓U1時(shí)，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在副線圈中要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U2。如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過(guò)磁場(chǎng)從原線圈傳遞到副線圈。其能量轉(zhuǎn)換方式為：原線圈電能磁場(chǎng)能副線圈電能。,要 點(diǎn) 精 講,圖2,(1)原線圈在其所處回路中充當(dāng)負(fù)載。 (2)副線圈在其所處回路中充當(dāng)電源。,2.原、副線圈的地位,A.3 mAB.0 C.48 mA D.與負(fù)載R的值有關(guān) 解析導(dǎo)體棒向左勻速切割磁感線時(shí)，在線圈n1中通過(guò)的是恒定電流，不能引起穿過(guò)線圈n2的磁通量變化，在副線圈n2上無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

3、出現(xiàn)，所以電流表A2中無(wú)電流通過(guò)。故選項(xiàng)B正確。 答案B,【例1】 如圖3所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n241，當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，電流表 的示數(shù)是12 mA，則電流表 的示數(shù)為(),圖3,名師點(diǎn)睛本題常見(jiàn)錯(cuò)誤是忽略了變壓器的工作條件，只有原線圈中的電流是變化的，才能引起副線圈中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,知識(shí)點(diǎn)二理想變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系,1.理想變壓器： 沒(méi)有______損失的變壓器。,基 礎(chǔ) 梳 理,3.降壓變壓器： 副線圈的電壓比原線圈的電壓_____的變壓器。 4.升壓變壓器： 副線圈的電壓比原線圈的電壓_____的變壓器。

4、,能量,低,高,要 點(diǎn) 精 講,1.理想變壓器的特點(diǎn) 理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗。實(shí)際變壓器一般可看成理想變壓器。 2.對(duì)理想變壓器“變壓”原理的理解,【例2】 如圖中，可以將電壓升高給電燈供電的變壓器是(),解析變壓器只能對(duì)交變電流實(shí)現(xiàn)變壓，不能對(duì)直流變壓，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；由于電壓與變壓器線圈匝數(shù)成正比，副線圈匝數(shù)多于原線圈的變壓器才能實(shí)現(xiàn)升壓，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確。 答案C,【跟蹤訓(xùn)練1】 某型號(hào)家用交流穩(wěn)壓器中，變壓器的原、副線圈都帶有滑動(dòng)觸頭，如圖4所示，當(dāng)變壓器輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，可通過(guò)向上、

5、向下調(diào)節(jié)P1、P2的位置，使輸出電壓穩(wěn)定在220 V?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)輸出電壓低于220 V，欲通過(guò)調(diào)節(jié)P1、P2的位置使輸出電壓穩(wěn)定在220 V，下列措施可行的是(),圖4 A.保持P1不動(dòng)，將P2向上移B.保持P2不動(dòng)，將P1向下移 C.將P1向上移，同時(shí)P2向下移D.將P1向下移，同時(shí)P2向上移,答案ABD,【跟蹤訓(xùn)練2】 將輸入電壓為220 V，輸出電壓為6 V的變壓器，改裝成輸出電壓為30 V的變壓器，副線圈原來(lái)的匝數(shù)為30匝，原線圈的匝數(shù)不變，則副線圈應(yīng)增加的匝數(shù)為() A.150匝 B.144匝 C.130匝 D.120匝,答案D,知識(shí)點(diǎn)三理想變壓器中的功率關(guān)系及電流關(guān)系,1.理想變壓器的

6、特點(diǎn)： (1)變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)______；無(wú)______損失。 (2)原、副線圈不計(jì)______ ，即無(wú)能量損失。 實(shí)際變壓器(特別是大型變壓器)一般可以看成理想變壓器。 2.功率關(guān)系： ____________ 。,基 礎(chǔ) 梳 理,漏磁,發(fā)熱,內(nèi)阻,P入=P出,I2U2,要 點(diǎn) 精 講,要點(diǎn)1對(duì)理想變壓器規(guī)律的理解,2.變壓器能改變交變電壓、交變電流，但不能改變功率和交變電流的頻率，輸入功率總等于輸出功率，副線圈中交變電流的頻率總等于原線圈中交變電流的頻率。 3.變壓器的電流關(guān)系也是有效值(或最大值)間的關(guān)系。,【例3】 如圖5所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為201，原線圈接正弦交流電源

7、，副線圈接入“200 V60 W”燈泡一只且燈泡正常發(fā)光。則(),A.電流表的示數(shù)為0.015 A B.電源輸出功率為1 200 W C.電流表的示數(shù)為6 A D.原線圈端電壓為10 V,圖5,答案A,【跟蹤訓(xùn)練3】 理想變壓器連接電路如圖6甲所示，已知原、副線圈匝數(shù)比為101，當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時(shí)，電流表讀數(shù)為2 A，則(),圖6 A.電壓表讀數(shù)為282 V B.電壓表讀數(shù)為28.2 V C.輸入功率為56.4 W D.輸入功率為40 W,答案D,要點(diǎn)2理想變壓器中各量的制約關(guān)系和動(dòng)態(tài)分析 1.理想變壓器工作時(shí)各量的制約關(guān)系,(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入

8、減小，P出為0，P入為0。,2.對(duì)理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見(jiàn)情況,(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是RI2P2P1I1。 (2)負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)之比的變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P2P1I1。,特別提醒(1)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時(shí)總是“量出為入” ，即用戶(hù)消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率。 (2)可以把理想變壓器的副線圈看作給用戶(hù)供電的無(wú)阻電源，對(duì)負(fù)載電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，可以參照直流電路動(dòng)態(tài)分析的方法。,【例4】 如圖7所示為一理想變壓器，K為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，

9、P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，U1為加在原線圈上的電壓，則(),圖7 A.保持U1及P的位置不變，K由a合到b時(shí)，I1將增大 B.保持P的位置及U1不變，K由b合到a時(shí)，R消耗的功率將減小 C.保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大 D.保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大,答案ABD,知識(shí)點(diǎn)四 實(shí)驗(yàn)：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系,1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄孔儔浩骶€圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。 2.實(shí)驗(yàn)原理：原線圈通過(guò)電流時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷的變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線圈中就存在輸出電壓，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)

10、改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。 3.實(shí)驗(yàn)器材：兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學(xué)生電源(低壓交流電源)、開(kāi)關(guān)、可拆變壓器、導(dǎo)線若干。,要點(diǎn)精講,4.實(shí)驗(yàn)步驟,(1)按如圖8所示連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù)。,圖8,(2)接通學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中。 (3)保持匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄下每次的兩個(gè)電壓值。 (4)保持電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值。,5.數(shù)據(jù)記錄與處理,6.結(jié)論：原、副線圈的電壓比與原、副線圈的匝數(shù)比相等。 7.誤差分析 (1)實(shí)驗(yàn)變壓器存在

11、各種損耗。 (2)交流電表的讀數(shù)存在誤差。,8.注意事項(xiàng),(1)在改變學(xué)生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，再進(jìn)行操作。 (2)為了人身安全學(xué)生電源的電壓不能超過(guò)12 V，不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。 (3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。,【例5】 在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室中備有下列可供選擇的器材： A.可拆變壓器(鐵芯、兩個(gè)已知匝數(shù)的線圈) B.條形磁鐵 C.直流電源 D.多用電表 E.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 上述器材在本實(shí)驗(yàn)中不必用到的是________(填器材前的序號(hào))，本實(shí)驗(yàn)中

12、還需用到的器材有____________。 答案BC低壓交流電源,【例6】 做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，原線圈接在學(xué)生電源上，用多用電表測(cè)量副線圈的電壓，下列操作正確的是() A.原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋 B.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋 C.原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋 D.原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋 解析副線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是通過(guò)兩個(gè)線圈間的互感現(xiàn)象產(chǎn)生的，所以原線圈上的電流應(yīng)該是變化的，應(yīng)為交流電流，電壓為交流電壓，故D正確。 答案 D,1.關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是() A.通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變 B

13、.穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都不相等 C.穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D.原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈 解析通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的，由于面積S不變，故磁通量變化，A錯(cuò)誤；因理想變壓器無(wú)漏磁，故B錯(cuò)誤；由互感現(xiàn)象知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，故D錯(cuò)誤。 答案C,2.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51，正常工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是() A.穿過(guò)原、副線圈的磁通量相等，且每一匝線圈磁通量的變化率相等 B.原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值之比為51 C.原、副線圈的電壓之比為51 D.原、副線圈的輸入

14、、輸出功率之比為11 解析對(duì)理想變壓器，無(wú)磁通量損失，因而穿過(guò)兩個(gè)線圈的磁通量相等，磁通量變化率也相等，因而每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，所以電壓與匝數(shù)成正比，A、C正確，B錯(cuò)誤；理想變壓器可以忽略各種損耗，故輸入功率等于輸出功率，D正確。 答案ACD,3.如圖9甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5 A的保險(xiǎn)絲L，原線圈匝數(shù)n1600 匝，副線圈匝數(shù)n2120 匝。當(dāng)原線圈接在如圖乙所示的交流電源上，要使整個(gè)電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接(),圖9 A.阻值為12 的電阻 B.并聯(lián)兩盞“36 V40 W”的燈泡 C.工作頻率為10 Hz的用電設(shè)備 D.耐壓值為36 V的電容器,

15、答案B,4.如圖10，將額定電壓為60 V的用電器，通過(guò)一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開(kāi)關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A。以下判斷正確的是(),圖10 A.變壓器輸入功率為484 W B.通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 A C.通過(guò)副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1：n2113,答案BD,5.如圖11所示，理想變壓器原線圈接一交流電源，副線圈回路中有一定值電阻R和兩個(gè)小燈泡L1、L2，最初開(kāi)關(guān)S是斷開(kāi)的，現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)S，則(),圖11 A.副線圈兩端電壓變大 B.小燈泡L1變亮 C.交流電流表A1示數(shù)變大 D.電阻R中的電流變小,解析閉合開(kāi)關(guān)S，副線圈兩端電壓不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同時(shí)副線圈回路中總電阻變小，所以副線圈輸出電流變大，電阻R中的電流變大，小燈泡L1兩端電壓降低，小燈泡L1變暗，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；由于原、副圈匝數(shù)比一定，當(dāng)副線圈的輸出電流增大時(shí)，原線圈的輸入電流也增大，所以交流電流表A1示數(shù)變大，選項(xiàng)C正確。 答案C,