高中物理 5.4變壓器課件 新人教版選修3-2.ppt

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1、5.4變壓器,在我們使用的各種用電器中，所需的電源電壓各不相同，而日常照明電路的電壓是220V，那么如何解決這一問(wèn)題呢？,生活中需要各種電壓,需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。,變壓器,變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備,送電過(guò)程,在輸電過(guò)程中，電壓必須進(jìn)行調(diào)整。,形形色色的變壓器,城鄉(xiāng)變壓器,各式變壓器,可拆式變壓器,變電站的大型變壓器,觀察變壓器結(jié)構(gòu),,2.示意圖,一、變壓器的構(gòu)造,鐵芯,,原線圈,,副線圈,,3.電路圖中符號(hào),鐵芯與線圈互相絕緣,1.構(gòu)造：,（1）閉合鐵芯,（2）原線圈(初級(jí)線圈),（3）副線圈(次級(jí)線圈),思考與討論,把兩個(gè)沒(méi)有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈

2、連到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說(shuō)出你的道理。,,變壓器通過(guò)閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了： 電能 磁場(chǎng)能 電能轉(zhuǎn)化 (U1、I1) (變化的磁場(chǎng)) ( U2、I2),二、變壓器的工作原理,思考:若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓U2?,=0,,,互感現(xiàn)象,,故變壓器只有工作在交流電路中。（原線圈接的電流、電壓要變，才會(huì)有互感現(xiàn)象，變壓器才可以起到變壓作用。） 因?yàn)樵本€圈共用一個(gè)閉合鐵芯，所 以原副線圈中的磁通量，磁通量的變 化量 、磁通量的變化率都相同。,,無(wú)磁損,無(wú)銅損,無(wú)鐵損,理想變壓器的特點(diǎn)：,理想變壓器模型,沒(méi)有能量損失的變壓器,實(shí)際上變

3、壓器的效率都是比較高的，特別是電力設(shè)備中的巨大變壓器，在滿負(fù)荷工作時(shí)效率可以達(dá)到97%99%，所以理論研究時(shí)我們把它當(dāng)成100%（理想變壓器）是沒(méi)有問(wèn)題的。,請(qǐng)根據(jù)互感原理推導(dǎo)變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。,理論推導(dǎo),,,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：,E1=n1/ t,E2=n2/ t,若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有 U1=E1 U2=E2,1、n2 n1 U2U1升壓變壓器,2、n2

4、出功率,即:,U1I1=U2I2,P入= P出,四、理想變壓器的變流規(guī)律,理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比,此公式只適用于一個(gè)副線圈的變壓器,功率關(guān)系 理想變壓器不計(jì)銅損、鐵損及漏磁，所以輸入功率等于輸出功率當(dāng)副線圈為斷路時(shí)，原線圈輸入功率為零對(duì)有多個(gè)副線圈輸出時(shí)，輸入功率等于副線圈上輸出功率之和 頻率關(guān)系 變壓器不能改變交變電流的頻率 在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈中激發(fā)出同頻率的交流電,變壓器工作時(shí)的制約關(guān)系 1電壓制約 當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定時(shí)，輸出電壓U2由輸入電壓U1決定，即U2n2U1/n1. 2電流制約 當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n

5、2)一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1n2I2/n1.,3負(fù)載制約 (1)變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2P負(fù)1P負(fù)2； (2)變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2P2/U2； (3)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”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率，P1P2； 即變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的,4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

6、析各物理量隨匝數(shù)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：理想變壓器的副線圈可看做給用戶供電的無(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,即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀) 1對(duì)理想變壓器，下列說(shuō)法中正確的是() A原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增大而增大 B原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大而增大 C原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而變化 D當(dāng)副線圈的電流為零時(shí)，原線圈的電壓也為零,AB,課堂互動(dòng)講練,圖543,BC,變式訓(xùn)練1(2011年高考浙江理綜卷)如圖544所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1800和

7、n2200的兩個(gè)線圈，上線圈兩端與u51sin 314t V的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是() A2.0 VB9.0 V C12.7 V D144.0 V,圖544,A,如圖545所示，一臺(tái)有兩個(gè)副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)n11100 匝接入電壓U1220 V的電路中 (1)要求在兩個(gè)副線圈上分別得到電壓U26 V，U3110 V，它們的匝數(shù)n2，n3分別為多少？ (2)若在兩副線圈上分別接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的兩個(gè)用電器，原線圈的輸入電流為多少？,圖545,【思路點(diǎn)撥】解題時(shí)應(yīng)特別把握以下兩點(diǎn)： (1)原、副線圈的電壓與匝數(shù)的

8、關(guān)系 (2)根據(jù)原、副線圈的功率關(guān)系確定電流關(guān)系,【答案】(1)30 匝550匝(2)0.36 A,【規(guī)律總結(jié)】對(duì)于理想變壓器來(lái)說(shuō)，變壓公式和輸入功率等于輸出功率是普通適用的規(guī)律，但對(duì)于有幾個(gè)副線圈的理想變壓器，電流公式就不能使用了,圖546,C,圖547,AA1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變 BA1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大 CV2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大 DV2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變,AD,【規(guī)律總結(jié)】處理這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是要分清變量與不變量，弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和制約關(guān)系，在理想變壓器中，U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負(fù)載電阻決定I1由I2和

9、匝數(shù)比決定,變式訓(xùn)練3(2011年嘉興高二檢測(cè))如圖548所示有一理想變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交流電源上，副線圈電路中接入電阻R1和光敏電阻R2,各交流電表的內(nèi)阻對(duì)電路的影響不計(jì)，當(dāng)有光照射電阻R2時(shí)，各電表的示數(shù)變化情況是() A電流表A1示數(shù)變大 B電流表A2示數(shù)變小 C電壓表V1示數(shù)變小 D電壓表V1示數(shù)變大,圖548,A,學(xué)以致用，知識(shí)延伸,思考：交流電壓表有一定的量度范圍，它的絕緣能力也有限，不能直接測(cè)量過(guò)高的電壓。如何測(cè)量高壓線上的交流電壓？,2.互感器,電流互感器,電壓互感器,使用時(shí)把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù),使用時(shí)把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù),鉗式電流儀,