2019高中物理 第三章 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 3.4 變壓器課件 新人教版選修1 -1.ppt

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四 變壓器 讀一讀 辨一辨 一 變壓器的結(jié)構(gòu)和作用閱讀教材第60頁第1 3自然段和第61頁第1自然段及 變壓器的結(jié)構(gòu) 部分 了解變壓器的結(jié)構(gòu)及變壓器在電路中的作用 1 結(jié)構(gòu)變壓器主要由鐵芯和繞在它上面的兩個線圈組成的 其中與電源相連的線圈叫原線圈 也叫初級線圈 與負(fù)載相連的線圈叫副線圈 也叫次級線圈 圖示為示范教學(xué)用的變壓器的實物圖 結(jié)構(gòu)示意圖及電路符號 讀一讀 辨一辨 2 變壓器在電路中的作用是什么 答案 改變交流的電壓 使交流電壓升高或降低 3 通過教材第61頁的演示實驗現(xiàn)象思考 變壓器可以改變直流電壓嗎 答案 不能 讀一讀 辨一辨 二 變壓器為什么能改變電壓閱讀教材第62頁 變壓器為什么能改變電壓 部分 了解變壓器改變電壓的原理及電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系 1 變壓器為什么能夠改變電壓呢 變壓器的工作原理是什么 答案 當(dāng)原線圈中的電流變化時 在鐵芯中就會產(chǎn)生變化的磁場 就會引起副線圈中磁通量的變化 從而在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 可見 變壓器的工作原理為前面學(xué)過的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 變壓器原副線圈的電壓和匝數(shù)有什么關(guān)系 答案 哪個線圈的匝數(shù)多 哪個線圈的電壓就高 讀一讀 辨一辨 1 思考辨析 1 變壓器的原 副線圈是用導(dǎo)線連接在一起的 解析 變壓器的原 副線圈是通過鐵芯連接在一起的 答案 2 理想變壓器的原 副線圈兩端的電壓一定是一樣的 解析 線圈匝數(shù)越多 電壓越高 故大多數(shù)變壓器原 副線圈電壓是不一樣的 答案 3 學(xué)校中用的變壓器工作時沒有能量的損失 解析 學(xué)校使用的變壓器不是理想變壓器 工作時變壓器會發(fā)熱 有能量損失 答案 讀一讀 辨一辨 2 探究討論 1 如果將變壓器的原線圈接到干電池上 在副線圈上能輸出電壓嗎 請說明理由 答案 不能 變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 在原線圈上接干電池 在鐵芯中不會形成變化的磁場 所以在副線圈上不會有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生 2 有同學(xué)認(rèn)為 由于變壓器在使用時副線圈沒有直接跟電源連接 所以它所在的回路中由于缺少電源不可能有電流產(chǎn)生 這種說法對嗎 為什么 答案 不對 因為如果原線圈連在交流電源兩端 由于電磁感應(yīng) 會在副線圈中激發(fā)出感應(yīng)電動勢 此時副線圈相當(dāng)于電源 所以它所在的回路可以有電流產(chǎn)生 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究一變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理日常生活中我們經(jīng)常見到變壓器 如變電站中的大型變壓器 街頭的低壓變壓器 半導(dǎo)體收音機(jī)中的小變壓器等 你知道它們的構(gòu)造嗎 找一個廢棄的變壓器 拆開絕緣外皮看一看它的構(gòu)造 要點提示變壓器由原 副線圈和鐵芯組成 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 1 變壓器的結(jié)構(gòu) 1 變壓器由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈組成 鐵芯由硅鋼片疊合而成 線圈由漆包線繞成 2 線圈 變壓器的一個線圈跟前一級電路連接 叫作原線圈 也叫初級線圈 另一個線圈跟下一級電路連接 叫作副線圈 也叫次級線圈 如圖所示 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 2 變壓器的工作原理變壓器工作原理的物理過程示意圖如圖所示 原線圈上加交流電壓U1產(chǎn)生交變電流 鐵芯中產(chǎn)生交變磁場 即產(chǎn)生交變磁通量 在副線圈中產(chǎn)生交流電動勢U2 當(dāng)副線圈接負(fù)載時 副線圈相當(dāng)于交流電源向外界負(fù)載供電 由于鐵芯閉合 在不考慮鐵芯漏磁的情況下 穿過原 副線圈每匝線圈的磁通量及其變化率均相同 因此 在原線圈上所加的交流電壓值與原線圈匝數(shù)不變的情況下 副線圈上產(chǎn)生的交流電壓與副線圈的匝數(shù)成正比 這樣 可以通過繞制不同匝數(shù)的副線圈來得到各種數(shù)值的交流電動勢 從而改變了交變電流的電壓 要強(qiáng)調(diào)的是 從能量轉(zhuǎn)換角度看 變壓器是把電能轉(zhuǎn)化為磁場能 再將磁場能轉(zhuǎn)化成電能的裝置 一般地說 經(jīng)過轉(zhuǎn)換后 電壓 電流均發(fā)生了變化 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 溫馨提示對變壓器的三點說明 1 變壓器只對變化的電流起作用 對恒定電流不起作用 2 變壓器的兩個線圈之間通過磁場聯(lián)系在一起 兩個線圈間是絕緣的 3 變壓器不能改變交變電流的頻率 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 例題1 變壓器的副線圈與原線圈之間并沒有導(dǎo)線連接 但在副線圈內(nèi)卻產(chǎn)生了電動勢 使得與副線圈相連的燈泡發(fā)光 對于其中的原因正確的解釋是 A 原線圈中通以交變電流時 在副線圈中產(chǎn)生變化的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢B 原線圈中通以直流時 在副線圈中產(chǎn)生恒定的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢C 原線圈中通交變電流時 在副線圈中產(chǎn)生恒定的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢D 原線圈中通直流時 在副線圈中產(chǎn)生變化的磁通量 因而在副線圈的兩端形成感應(yīng)電動勢 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 解析 在副線圈中燈泡發(fā)光是因為副線圈發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 原線圈中通交變電流 在鐵芯中產(chǎn)生了變化的磁場 穿過副線圈的磁通量發(fā)生變化 在副線圈的兩端產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 答案 A歸納總結(jié)變壓器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 因此 只有通過原線圈的電流是變化的 才能在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 需要注意的是 如果通過原線圈的是直流 但它的大小是變化的 這時在副線圈中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1導(dǎo)學(xué)號66824056 多選 如圖為變壓器的示意圖 它被用來升高發(fā)電機(jī)的輸出電壓 下列說法中正確的是 A 圖中M是閉合的鐵芯B 發(fā)電機(jī)應(yīng)與線圈 相連 升高后的電壓由c d兩端輸出C 電流以鐵芯為通路 從一個線圈流到另一個線圈D 變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 解析 由題意知該變壓器為升壓變壓器 所以原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù) 故 為輸入端 接發(fā)電機(jī) 為輸出端 B錯 鐵芯提供閉合的磁路 使電能先變成磁場能再在副線圈中變成電能 所以C項錯 故選A D 答案 AD 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究二變壓器的作用與變壓規(guī)律如圖為世界聞名的三峽大壩 三峽電站的70萬千瓦發(fā)電機(jī)組的機(jī)端電壓是2000V 通過500千伏超高壓輸送到遠(yuǎn)方 圖甲 到達(dá)用電區(qū)后 我們的照明電路只用220V的電壓 而城市電車 圖乙 卻需要750V的電壓 你知道人們是如何實現(xiàn)不同電壓之間的轉(zhuǎn)換的嗎 甲乙要點提示通過變壓器實現(xiàn)變壓 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 1 理想變壓器的電壓關(guān)系如圖 設(shè)副線圈為n2匝 電壓為U2 原線圈為n1匝 電壓為U1 1 變壓公式 2 理論推導(dǎo) 我們認(rèn)為變壓器為理想的 由于理想變壓器鐵芯沒有漏磁 原 副線圈中具有相同的磁通量變化率 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 對于變壓器要注意以下幾點 無論副線圈一端是空載還是負(fù)載 都是實用的 若n1n2 U1 U2 就是降壓變壓器 輸出電壓U2由輸入電壓U1和n1 n2共同決定 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 2 理想變壓器的功率關(guān)系與電流關(guān)系大型變壓器均可認(rèn)為是理想變壓器 鐵芯中漏磁可以忽略 無任何電能的損失 有P入 P出 即I1U1 I2U2 上式表明 變壓器工作時 原 副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比 說明 以上結(jié)論僅限于只有一個副線圈的情況 若有多個副線圈 對理想變壓器 P入 P出恒成立 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 3 理想變壓器中的幾個制約關(guān)系當(dāng)理想變壓器的原 副線圈的匝數(shù)不變時 如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化 確定其他物理量的變化時 可依據(jù)下列原則判定 1 輸入電壓U1決定輸出電壓U2 這是因為輸出電壓U2 U1 當(dāng)U1不變時 不論負(fù)載電阻R變化與否 U2不會改變 2 輸出電流I2決定輸入電流I1 在輸入電壓U1一定的情況下 輸出電壓U2也被完全確定 當(dāng)負(fù)載電阻R增大時 I2減小 則I1相應(yīng)減小 當(dāng)負(fù)載電阻R減小時 I2增大 則I1相應(yīng)增大 在使用變壓器時 不能使變壓器次級線圈短路 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 3 輸出功率P2決定輸入功率P1 理想變壓器的輸出功率與輸入功率相等 即P2 P1 在輸入電壓U1一定的情況下 當(dāng)負(fù)載電阻R增大時 I2減小 則變壓器輸出功率P2 I2U2減小 輸入功率P1也將相應(yīng)減小 當(dāng)負(fù)載電阻R減小時 I2增大 變壓器的輸出功率P2 I2U2增大 則輸入功率P1也將增大 溫馨提示變壓器在工作時 高壓線圈中的電流由于較小 所以可以用細(xì)線繞制該線圈 而低壓線圈中的電流由于較大 所以需要用粗線繞制該線圈 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 例題2 一臺理想變壓器 其原線圈2200匝 副線圈440匝 如圖所示 問 1 這是升壓變壓器還是降壓變壓器 2 當(dāng)原線圈接一個44V直流電源時 電壓表示數(shù)是多少 3 如原線圈接在220V交流電源上時 電壓表示數(shù)是多少 解析 1 由n2 n1 可知這是一降壓變壓器 2 原線圈接在直流電源上時 由于原線圈中的電流恒定 所以穿過原 副線圈的磁通量不發(fā)生變化 副線圈兩端不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 故電壓表示數(shù)為零 3 當(dāng)原線圈接220V交流電源時 由 得U2 44V 即電壓表的示數(shù)為44V 答案 1 降壓變壓器 2 0 3 44V 歸納總結(jié)要知道變壓器只改變交流電壓不改變直流電壓 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 變式訓(xùn)練2導(dǎo)學(xué)號66824057如圖所示 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)之比為20 1 原線圈接正弦交流電源 副線圈接入 220V60W 燈泡一只 且燈泡正常發(fā)光 則 答案 C 12345 1 變壓器的構(gòu)造 下列器件屬于變壓器的是 解析 根據(jù)變壓器由兩個線圈和一塊閉合鐵芯構(gòu)成 可知D是變壓器 答案 D 12345 2 變壓器的工作原理 下列說法不正確的是 A 變壓器也可能改變恒定電壓B 變壓器的原理是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象 副線圈輸出的電流是原線圈電流的感應(yīng)電流C 變壓器由繞在同一閉合鐵芯上的若干線圈構(gòu)成D 變壓器原線圈相對電源而言起負(fù)載作用 而副線圈相對負(fù)載而言起電源作用解析 變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)原理 不能改變恒定電流 答案 A 12345 3 變壓器的作用 變壓器是一件重要的電器設(shè)備 對變壓器的認(rèn)識正確的是 A 變壓器既能改變交流電壓 又能改變穩(wěn)恒電壓B 變壓器既可用于提升電壓 又可用于降低電壓C 變壓器工作時 副線圈中的電流總是大于原線圈中的電流D 變壓器工作時 副線圈中的電流總是小于原線圈中的電流解析 變壓器只能改變交變電流的電壓 A錯 變壓器可以提升電壓 也可以降低電壓 B對 變壓器原 副線圈的功率相等 當(dāng)提升電壓時 副線圈中的電流小于原線圈中的電流 當(dāng)降低電壓時 副線圈中的電流大于原線圈中的電流 C D錯 答案 B 12345 4 多選 變壓器的理解 理想變壓器正常工作時 原 副線圈中的電流為I1 I2 電壓為U1 U2 功率為P1 P2 關(guān)于它們之間的關(guān)系 下列說法中正確的是 A I1由I2決定B U2與負(fù)載有關(guān)C P1由P2決定D 以上說法都不正確解析 由理想變壓器的制約關(guān)系知 以原線圈中的電流由副線圈中的電流決定 功率關(guān)系 負(fù)載用多少 原線圈端就輸入多少 因此選項A C正確 答案 AC 12345 5 變壓器的計算 利用變壓器將220V的交變電流變?yōu)?5V 如果原線圈為2200匝 則副線圈應(yīng)為匝 求得n2 550匝 答案 550