高中物理 5.5变压器课件 新人教版选修3-2.ppt

目标定位1 了解变压器的构造及几种常见的变压器 理解变压器的工作原理 2 掌握理想变压器的功率关系 3 理解变压器的变压规律和变流规律 并运用此规律解决实际问题 第5讲变压器 一 变压器的原理1 变压器的结构 如图1所示 为变压器的示意图和在电路图中的符号 图1 1 变压器的构造 闭合铁芯 原线圈 匝数用n1表示 副线圈 匝数用n2表示 输入电压是U1 输出电压是U2 两个线圈都绕在上 2 原线圈 与相连接的线圈 又叫做 3 副线圈 与相连的另一个线圈 又叫做 闭合铁芯 初级线圈 次级线圈 交流电源 负载 2 变压器的工作基础变压器的工作基础是 想一想 1 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上 一个线圈连接到交流电源的两端 另一个线圈连接到小灯泡上 如图2所示 小灯泡能发光吗 为什么 互感现象 图2 答案能 当左边线圈加上交流电压时 左边线圈中就有交变电流 它在铁芯中产生周期性变化的磁通量 根据法拉第电磁感应定律知 在左 右线圈中都要产生感应电动势 右线圈作为电源给小灯泡供电 小灯泡就会发光 2 若把交流电源改为蓄电池 小灯泡发光吗 答案不发光 二 电压与匝数的关系1 理想变压器 没有损失的变压器 2 电压与匝数的关系 原 副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比 即 3 降压变压器 副线圈的电压比原线圈的电压的变压器 4 升压变压器 副线圈的电压比原线圈的电压的变压器 能量 低 高 3 原 副线圈的地位 1 原线圈在其所处回路中充当负载 2 副线圈在其所处回路中充当电源 4 变压器不改变交流电的频率 例1理想变压器正常工作时 原 副线圈中一定相同的物理量是 A 每匝线圈中磁通量的变化率B 交变电流的频率C 原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D 原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 ABC 二 理想变压器的功率关系和电流关系1 理想变压器的特点 1 变压器铁芯内无漏磁 无发热损失 2 原副线圈不计内阻 即无能量损失 2 理想变压器的功率关系从能量守恒看 理想变压器的输入功率等于输出功率 即P入 P出 3 电流关系 1 只有一个副线圈时 有U1I1 U2I2 得 n1I1 n2I2 即 2 当有多个副线圈时 由I1U1 I2U2 I3U3 得 n1I1 n2I2 n3I3 4 电压 电流 功率的制约关系 1 电压制约 输入电压U1决定输出电压U2 2 功率制约 P出决定P入 这体现了能量守恒的特点 3 电流制约 输出电流I2决定输入电流I1 例2如图3所示 一理想变压器原 副线圈的匝数比为1 2 副线圈电路中接有灯泡 灯泡的额定电压为220V 额定功率为22W 原线圈电路中接有电压表和电流表 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 图3 答案A 针对训练用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电 变压器输出电压是110V 通过负载的电流随时间变化的图象如图4所示 则 图4 A 变压器输入功率约为3 9WB 输出电压的最大值是110VC 变压器原 副线圈的匝数比是1 2 变压器原 副线圈匝数之比是2 1 C错 负载电流的函数表达式是i 0 05sin 100 t A D错 答案A 例3如图5所示 理想变压器三个线圈的匝数之比为n1 n2 n3 10 5 1 其中n1接到220V的交流电源上 n2和n3分别与电阻R2 R3组成闭合回路 已知通过电阻R3的电流I3 2A 电阻R2 110 求通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1 图5 答案1A0 7A 三 几种常见的变压器1 自耦变压器如图6所示 铁芯上只绕一个线圈 低压线圈是高压线圈的一部分 既可以作为升压变压器使用 也可以作为降压变压器使用 图6 2 电压互感器 1 构造 小型降压变压器 如图7甲所示 2 接法 原线圈并联在高压电路中 副线圈接电压表 为了安全 外壳和副线圈应接地 3 作用 将高电压变为低电压 通过测量低电压 计算出高压电路的电压 图7 3 电流互感器 1 构造 小型升压变压器 如图乙所示 2 接法 原线圈串联在被测电路中 副线圈接电流表 为了安全 外壳和副线圈应接地 3 作用 将大电流变成小电流 通过测量小电流 计算出被测电路中的大电流 例4普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流 通常要通过电流互感器来连接 如图8所示 图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少 工作时电流为Iab cd一侧线圈的匝数较多 工作时电流为Icd 为了使电流表能正常工作 则 图8 A ab接MN cd接PQ Iab IcdB ab接MN cd接PQ Iab IcdC ab接PQ cd接MN Iab IcdD ab接PQ cd接MN Iab Icd 解析根据单一副线圈的理想变压器原理 电流比值等于匝数比的倒数 可得ab接MN cd接PQ Iab Icd 故B正确 答案B 变压器原理分析1 关于理想变压器的工作原理 以下说法正确的是 A 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B 穿过原 副线圈的磁通量在任何时候都不相等C 穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D 原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的 由于面积S不变 故磁通量 变化 A错误 因理想变压器无漏磁 故B错误 由互感现象知C正确 原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能 原 副线圈通过磁场联系在一起 故D错误 答案C 理想变压器基本规律的应用2 理想变压器正常工作时 原 副线圈中的电流为I1 I2 电压为U1 U2 功率为P1 P2 关于它们之间的关系 下列说法中正确的是 A I1由I2决定B U2与负载有关C P1由P2决定D 以上说法都不正确 AC 图9 3 如图9所示为一理想变压器 原 副线圈匝数比为20 1 两个标有 12V 6W 的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 可视为理想电表 的示数分别是 A 120V 0 10AB 240V 0 025AC 120V 0 05AD 240V 0 05A 答案D 互感器的应用4 如图10所示 L1和L2是高压输电线 甲 乙是两只互感器 若已知n1 n2 1000 1 n3 n4 1 100 图中电压表示数为220V 电流表示数为10A 则高压输电线的送电功率为 图10 A 2 2 103WB 2 2 10 2WC 2 2 108WD 2 2 104W 解析由电流互感器知高压输电线中电流I 1000A 由电压互感器知高压输电线的电压U 220 103V 则高压输电线的送电功率P UI 2 2 108W 答案C