资源描述
1交变电流：交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流2交变电流的产生：交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动矩形线圈在匀强磁场中匀速转动3交变电流的变化规律：交变电流的变化规律：表达式：表达式：i=Ii=Im msint sint ，u=Uu=Um msintsint Um-Um0ut知识回顾知识回顾1交变电流：交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流2交交4描述交流的物理量描述交流的物理量（1）周期）周期T：完成一次周期性变化所需的时间。完成一次周期性变化所需的时间。（2）频率）频率f：1s1s内交变电流完成周期性变化的次数。内交变电流完成周期性变化的次数。（3）关系：）关系：互为倒数。我国使用的频率是互为倒数。我国使用的频率是50 Hz50 Hz。5电容器主要应用：电容器主要应用：隔直流，通交流。隔直流，通交流。6交流的有效值：交流的有效值：（1 1）使交流和直流通过相同的电阻，在相等时间内）使交流和直流通过相同的电阻，在相等时间内产生的热量相等产生的热量相等（2）有效值与峰值的大小关系：）有效值与峰值的大小关系：4描述交流的物理量描述交流的物理量（1）周期）周期T：完成一次周期性变化所需的：完成一次周期性变化所需的新课导入新课导入世界第一高水坝世界第一高水坝长江三峡大坝，巍然耸长江三峡大坝，巍然耸立在湖北省宜昌市。三峡电厂的投产，改善了我立在湖北省宜昌市。三峡电厂的投产，改善了我国一些地区的电力供应。远在几千千米之外的你国一些地区的电力供应。远在几千千米之外的你家，也许使用的就是三峡电。家，也许使用的就是三峡电。新课导入世界第一高水坝新课导入世界第一高水坝长江三峡大坝，巍然耸立在湖北省长江三峡大坝，巍然耸立在湖北省照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏半导体收音机电源电压半导体收音机电源电压不超过不超过10伏伏电视机显像管却需要电视机显像管却需要10000伏以上伏以上电压电压大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万伏几万伏远距离输电远距离输电-几十万伏几十万伏交流便于改变电压交流便于改变电压以适应各种不同的需要以适应各种不同的需要变压器就是改变交流电压的设备变压器就是改变交流电压的设备照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏输电过程示意图输电过程示意图在输电过程中，各种变压器发挥着极其重在输电过程中，各种变压器发挥着极其重要的作用。变压器是电气化社会不可或缺的重要的作用。变压器是电气化社会不可或缺的重要设备。我们身边有形形色色的变压器。要设备。我们身边有形形色色的变压器。在输电过程中，各种变压器发挥着极其重要的作用。变压器是电在输电过程中，各种变压器发挥着极其重要的作用。变压器是电.变压器变压器教学目标教学目标知识与能力知识与能力1了解变压器的作用。了解变压器的作用。2了解变压器的结构。了解变压器的结构。3知道变压器是怎样改变电压的。知道变压器是怎样改变电压的。4了解变压器两个线圈的电压关系。了解变压器两个线圈的电压关系。教学目标知识与能力教学目标知识与能力1了解变压器的作用。了解变压器的作用。2过程与方法过程与方法1通过演示实验了解变压器的作用。通过演示实验了解变压器的作用。2知道交流能通过电容器的原因，了解变知道交流能通过电容器的原因，了解变压器在生活中的应用。压器在生活中的应用。3体验科学探究过程，培养实验设计与分析体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能力。论证能力。情感态度与价值观情感态度与价值观初步了解变压器的发明和利用对促进人类社初步了解变压器的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。活之间的密切关系。过程与方法过程与方法1通过演示实验了解变压器的作用。通过演示实验了解变压器的作用。2教学重难点教学重难点重点重点1变压器的构造。变压器的构造。2变压器为什么能够改变交流的电压。变压器为什么能够改变交流的电压。难点难点变压器怎样改变交流的电压。变压器怎样改变交流的电压。教学重难点重点教学重难点重点1变压器的构造。变压器的构造。2变压器为什么变压器为什么本章导航本章导航一变压器的结构一变压器的结构二变压器为什么能改变电压二变压器为什么能改变电压本章导航一变压器的结构本章导航一变压器的结构一变压器的结构一变压器的结构 定义：定义：（1）原线圈：）原线圈：变压器是由铁芯和绕在铁芯上变压器是由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的。变压器的一个线圈跟前一级电路的线圈组成的。变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做连接，叫做原线圈，也叫初级线圈。原线圈，也叫初级线圈。（2）副线圈：）副线圈：另一个线圈跟下一级电路连接，另一个线圈跟下一级电路连接，叫做叫做副线圈副线圈，也叫次级线圈。，也叫次级线圈。定义：定义：（1）原线圈：变压器是由铁芯和绕在铁芯上）原线圈：变压器是由铁芯和绕在铁芯上闭合铁芯闭合铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈电路图中变电路图中变压器符号：压器符号：n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯变压器变压器闭合铁芯原线圈副线圈电路图中变压器符号：闭合铁芯原线圈副线圈电路图中变压器符号：n1n2n1n2无铁无铁1实验仪器：实验仪器：变压器、学生电源、灯泡变压器、学生电源、灯泡（插入动画）（插入动画）演示演示1动画：变压器动画：变压器1实验仪器：实验仪器：变压器、学生电源、灯泡演示（插入动画）演变压器、学生电源、灯泡演示（插入动画）演 2实验过程：实验过程：一个线圈连接学生电源的交流输出端，另一个线圈连接学生电源的交流输出端，另一个线圈连接小灯泡的两端，闭合学生电源的开一个线圈连接小灯泡的两端，闭合学生电源的开关，会看到小灯泡发光。关，会看到小灯泡发光。改变学生电源的电压，重复以上实验。改变学生电源的电压，重复以上实验。原线圈与副线圈对调，重复以上实验。原线圈与副线圈对调，重复以上实验。换用其他线圈，重复以上实验。换用其他线圈，重复以上实验。3实验现象：实验现象：小灯泡发光，改变学生电源的电压，灯泡的小灯泡发光，改变学生电源的电压，灯泡的亮度发生变化，原线圈与副线圈对调，灯泡的亮亮度发生变化，原线圈与副线圈对调，灯泡的亮度发生变化。度发生变化。2实验过程：实验过程：3过程分析：过程分析：开关闭合，小灯泡发光开关闭合，小灯泡发光原线圈中的交变电原线圈中的交变电流会在铁芯中产生交变流会在铁芯中产生交变的磁通，铁芯中磁场的的磁通，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断强弱和方向也都在不断变化。变化。（1）铁芯分析：）铁芯分析：3过程分析：开关闭合，小灯泡发光原线圈中的交变电流会在过程分析：开关闭合，小灯泡发光原线圈中的交变电流会在（2）原线圈分析：）原线圈分析：原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化。变化。（2）原线圈分析：）原线圈分析：原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，（3）副线圈分析：）副线圈分析：副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。线圈的各匝导线之间是相内产生了感应电动势。线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。个线圈的感应电动势。（3）副线圈分析：）副线圈分析：副线圈与原线圈是套在同副线圈与原线圈是套在同若原线圈接入直流，那么副线圈中是否能产若原线圈接入直流，那么副线圈中是否能产生感应电流？生感应电流？改变原线圈或副线圈的匝数，会产生怎样改变原线圈或副线圈的匝数，会产生怎样的效果？的效果？变压器为什么能改变电压？若原线圈接入直流，那么副线圈中是否能变压器为什么能改变电压？若原线圈接入直流，那么副线圈中是否能原线圈通以变化的电流时原线圈通以变化的电流时,会产生变化的磁场，磁会产生变化的磁场，磁通量是全部集中在铁芯内，不管闭合铁芯上绕多少匝通量是全部集中在铁芯内，不管闭合铁芯上绕多少匝线圈，线圈，穿过每组线圈的磁通量的变化率相同穿过每组线圈的磁通量的变化率相同的。的。因此：因此：在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高。个线圈的电压就高。能的转换：能的转换：变压器通过变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能电能磁场能磁场能电能电能(U1、I1)(变化的磁场变化的磁场)(U2、I2)原线圈通以变化的电流时原线圈通以变化的电流时,会产生变化的磁场，磁通量是全部集会产生变化的磁场，磁通量是全部集原线原线原线原线圈圈圈圈副线副线副线副线圈圈圈圈铁芯铁芯铁芯铁芯U1U2 n1n2 0ut原线圈副线圈铁芯原线圈副线圈铁芯U1U2 n1n2 0ut演示演示1探究变压器两个线圈的电压关系探究变压器两个线圈的电压关系闭合铁芯实现了闭合铁芯实现了电能电能-磁场能磁场能-电能电能的的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型了一种理想化模型-理想变压器。理想变压器。演示演示1探究变压器两个线圈的电压关系闭合铁芯实现了电能探究变压器两个线圈的电压关系闭合铁芯实现了电能-下面我们通过使用多用电表测量交流电压下面我们通过使用多用电表测量交流电压来定量分析理想变压器的变压规律。来定量分析理想变压器的变压规律。次数次数12345U1U2U1U2下面我们通过使用多用电表测量交流电压来定量分析理想变压器下面我们通过使用多用电表测量交流电压来定量分析理想变压器理想变压器原副线圈的端电压之比等理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比：于这两个线圈的匝数之比：理想变压器特点：理想变压器特点：（1）变压器铁芯内无漏磁。）变压器铁芯内无漏磁。（2）原、副线圈不计内阻。）原、副线圈不计内阻。理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比：理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比：理论分析法理论分析法:原线圈原线圈1 1副线圈副线圈2 2 所以：所以：原、副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。原、副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。即：即：而而U U1 1U U2 2理论分析法理论分析法:原线圈原线圈1副线圈副线圈2 1当当n2 n1 时，时，U2U13当当n2 n1时，时，U2 n1 时，时，U2U13当当n2 n1时，时，U21理想变压器输出功率等于输入功率理想变压器输出功率等于输入功率即即:U U U U1 1 1 1I I I I1 1 1 1=U U U U2 2 2 2I I I I2 2 2 2P P P P出出出出=P P P P入入入入也可写成也可写成:2理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器理想变压器的变流规律理想变压器的变流规律1理想变压器输出功率等于输入功率即理想变压器输出功率等于输入功率即:二变压器为什么能改变电压二变压器为什么能改变电压变压器的副线圈与原线圈之间，并没变压器的副线圈与原线圈之间，并没有导线相连，但在副线圈内却产生了电动有导线相连，但在副线圈内却产生了电动势，使得与副线圈相连的灯泡发光，这是势，使得与副线圈相连的灯泡发光，这是为什么？为什么？想一想想一想变压器的副线圈与原线圈之间，并没有导线相连，但在副线圈内变压器的副线圈与原线圈之间，并没有导线相连，但在副线圈内原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的于交变电流的大小和方向都在不断变化大小和方向都在不断变化，铁芯中，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。副线圈与原磁场的强弱和方向也都在不断变化。副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电副线圈内产生了感应电动势动势。线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝。线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。因此，在同一个铁芯上，动势。因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高。多，哪个线圈的电压就高。原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和课堂小结课堂小结一、变压器的构造：一、变压器的构造：由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的 原原,副线圈组副线圈组成。或称初级、次级线圈。成。或称初级、次级线圈。二、电路符号图：二、电路符号图：三、变压器的作用：三、变压器的作用：升高或降低交流电压，且升高或降低交流电压，且四、变压器的工作原理：四、变压器的工作原理：互感。互感。n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯课堂小结一、变压器的构造：课堂小结一、变压器的构造：由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的高考链接高考链接07广广东卷如卷如图所示是霓虹灯的供所示是霓虹灯的供电电路，路，电路中的路中的变压器可器可视为理想理想变压器，已知器，已知变压器原器原线圈与副圈与副线圈匝数比圈匝数比n1/n2=1/20,加在原加在原线圈的圈的电压为u1=311sin100t（V），霓虹灯正常工作的），霓虹灯正常工作的电阻阻R=440k，I1、I2表示原、副表示原、副线圈中的圈中的电流，下列流，下列判断正确的是（）判断正确的是（）A.副副线圈两端圈两端电压6220V，副副线圈中的圈中的电流流14.1mAB.副副线圈两端圈两端电压4400V，副副线圈中的圈中的电流流10.0mAC.I1I2BD高考链接高考链接07广东卷如图所示是霓虹灯的供电电路，电路中广东卷如图所示是霓虹灯的供电电路，电路中【07海南卷海南卷】某某发电厂用厂用2.2KV的的电压将将电能能输出到出到远处的用的用户，后改，后改为用用22KV的的电压，在既有在既有输电线路上路上输送同送同样的的电功率。前后两种功率。前后两种输电方式消耗在方式消耗在输电线上的上的电功率之比功率之比为_。要将。要将2.2KV的的电压升高到升高到22KV，若，若变压器原器原线圈的匝数圈的匝数为180匝，匝，则副副线圈的匝数圈的匝数应该是是_匝。匝。1001800【07海南卷】某发电厂用海南卷】某发电厂用2.2KV的电压将电能输出到远处的电压将电能输出到远处【08海南卷海南卷】如如图，理想，理想变压器原副器原副线圈匝圈匝数之比数之比为4 1原原线圈接入一圈接入一电压为uU0sint的交流的交流电源，副源，副线圈接一个圈接一个R27.5 的的负载电阻阻若若U0220 V，100 Hz，则下述下述结论正正确的是（）确的是（）A副副线圈中圈中电压表的表的读数数为55 VB副副线圈中圈中输出交流出交流电的周期的周期为C原原线圈中圈中电流表的流表的读数数为0.5 AD原原线圈中的圈中的输入功率入功率为VARAC【08海南卷】如图，理想变压器原副线圈匝数之比为海南卷】如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4 1课堂练习课堂练习1一台理想一台理想变压器原器原线圈的匝数圈的匝数为4400匝，与匝，与220V的的电源相源相连,当副当副线圈接入圈接入额定定电压为36V的灯泡的灯泡时,能能够正常正常发光。光。则变压器副器副线圈的匝数圈的匝数为()CA36匝匝 B72匝匝C720匝匝D1440匝匝课堂练习课堂练习1一台理想变压器原线圈的匝数为一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝，与匝，与22理想理想变压器原、副器原、副线圈的匝数比圈的匝数比n1:n24：1，当，当导体棒在匀体棒在匀强强磁磁场中向左中向左做匀速直做匀速直线运运动切割磁感切割磁感线时，图中中电流流表表A1的示数的示数12mA，则电流表流表A2的示数的示数为（）（）A3mA B0 C48mA D与与2理想变压器原、副线圈的匝数比理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n24：1，当导，当导3一理想一理想变压器，其原器，其原线圈圈2200匝，副匝，副线圈圈440匝，并接一个匝，并接一个100的的负载电阻，如阻，如图所示。所示。（1）当原）当原线圈接在圈接在44V直流直流电源源电源上源上时，电压表示数表示数为_V,电流表示数流表示数为_A（2）当原）当原线圈接在圈接在220V交交变电源上源上时，电压表示数表示数为_V，电流表示数流表示数为_A,此此时输入功率入功率为_W00440.4419.363一理想变压器，其原线圈一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈匝，副线圈440匝，并匝，并4一理想一理想变压器，原器，原线圈匝数圈匝数n1=1100，接在，接在电压220V的交流的交流电源上，源上，当它当它对11只并只并联的的“36V，60w”的灯泡供的灯泡供电时，灯泡正常，灯泡正常发光。由此可知副光。由此可知副线圈的匝圈的匝数数n2=_，通，通过原原线圈的圈的电流流I1=_。3 A1804一理想变压器，原线圈匝数一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压，接在电压22教材习题答案教材习题答案1答：其根本原因答：其根本原因还是是电磁感磁感应现象。在象。在一个一个线圈中接入圈中接入电流，流，该电流在周流在周围产生生变化磁化磁场，变化磁化磁场形成形成变化磁通量，另一个化磁通量，另一个线圈圈处在在这样的的环境中就可以境中就可以产生感生感应电动势。如果在一个如果在一个线圈上加一个恒定直流圈上加一个恒定直流电压，线圈中将有恒定圈中将有恒定电流通流通过，产生恒定磁生恒定磁场、恒定不、恒定不变的磁通量，另一个的磁通量，另一个线圈在圈在这样的的环境中不可能境中不可能产生感生感应电动势。2答：原、副答：原、副线圈的匝数不同，圈的匝数不同，这样才可才可以改以改变输出的出的电压。如果两者匝数相同，。如果两者匝数相同，输出的出的电压就跟就跟输入的入的电压一一样了。了。教材习题答案教材习题答案1答：其根本原因还是电磁感应现象。在一个线答：其根本原因还是电磁感应现象。在一个线3答：答：输出出电压（36V）比）比输入入电压（220V）低，副）低，副线圈匝数圈匝数应比原比原线圈匝数少。圈匝数少。由公式由公式U1/U2=n1/n2，将，将U1=220V，U2=36V，n1=187匝代入上式，得到匝代入上式，得到n2=186.5，取整数，取整数n2=187匝匝4答：副答：副线圈上多接了几个用圈上多接了几个用电器后，器后，输出出电流增大，消耗的能量增加了，按照能量守恒流增大，消耗的能量增加了，按照能量守恒定律，定律，输入入给原原线圈的能量必然增大，原圈的能量必然增大，原线圈中圈中的的电流一定增大。流一定增大。5答：一些半答：一些半导体收音机以及体收音机以及电视机中都机中都有有变压器。半器。半导体收音机中的体收音机中的变压器器时降降压变压器。器。3答：输出电压（答：输出电压（36V）比输入电压（）比输入电压（220V）低，副线）低，副线再见再见
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