新课标2018-2019学年高考物理主题三电磁感应及其应用3.2交变电流3.2.3变压器课件新人教版选修3 .ppt

3 2 3变压器 一 变压器的原理1 变压器的构造由 和绕在铁芯上的两个线圈组成 如图1所示 图1 1 原线圈 与 连接的线圈 也叫 2 副线圈 与负载连接的线圈 也叫 闭合铁芯 交流电源 初级线圈 次级线圈 2 变压器的工作原理变压器工作的基础是 现象 电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈 也同时穿过 线圈 由于电流的大小 方向在不断变化 铁芯中的磁场也在不断变化 变化的磁场在副线圈中产生 3 作用改变交变电流的电压 选填 改变 不改变 交流电的周期和频率 互感 副 感应电动势 不改变 思考判断 1 变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化 2 恒定电流接入变压器后也可发生互感现象 也可起到变压作用 3 在理想变压器中原 副线圈的磁通量的变化率是一致的 4 理想变压器可以改变交变电流的频率 5 电流通过铁芯从原线圈流到副线圈 二 电压与匝数的关系1 理想变压器 没有 的变压器 3 两类变压器 1 副线圈电压比原线圈电压低的变压器叫 变压器 2 副线圈电压比原线圈电压高的变压器叫 变压器 4 应用 1 远距离输电中 升压和降压后提供给用户 2 满足各种不同电压要求的用电设备 能量损失 匝数 降压 升压 思考判断 1 我们所用的比较好的变压器就是理想变压器 2 理想变压器的输入功率和输出功率相等 3 输入交变电流的频率越高 输出交变电流的电压就越高 4 变压器能改变所有交变电流的电压 5 我们可以根据变压器线圈导线的粗细判断其匝数的多少 理想变压器的工作原理及规律 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 要点归纳 4 功率关系 对于理想变压器 不考虑能量损失 有P入 P出 6 变压器的分类图2 易错提醒 1 变压器只能改变交变电流的电压不能在直流电路中使用 2 原 副线圈的电压 电流发生变化 而频率不变 例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 精典示例 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 选项A错误 因铁芯是闭合的 没有漏磁 原 副线圈的磁通量总相等 故选项B错误 由于通过副线圈的磁通量发生变化 根据法拉第电磁感应定律 在副线圈上产生感应电动势 故选项C正确 原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈中的电能 原 副线圈通过磁场联系在一起 故选项D错误 答案C 图3 答案B 1 电压表 电流表示数均为有效值 2 理想变压器P入 P出 3 变压器不改变频率 即原 副线圈交变电流频率相等 图4 答案D 理想变压器的动态分析 1 理想变压器的制约条件 要点归纳 1 理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是 量出为入 即用户消耗多少 原线圈就提供多少 因而输出功率决定输入功率 2 可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源 对负载电路进行动态分析时 可以参照直流电路动态分析的方法 例3 如图5所示 理想变压器原线圈接在交流电源上 图中各电表均为理想电表 下列说法正确的是 图5 答案B 动态问题的分析思路 针对训练2 多选 如图6所示 理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表 副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节 在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R P为滑动变阻器的滑动触头 在原线圈上加一电压为U的正弦交流电 则 图6A 保持Q的位置不动 将P向上滑动时 电流表读数变大B 保持Q的位置不动 将P向上滑动时 电流表读数变小C 保持P的位置不动 将Q向上滑动时 电流表读数变大D 保持P的位置不动 将Q向上滑动时 电流表读数变小 答案BC 1 自耦变压器如图7甲 乙所示是自耦变压器的示意图 这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈 如果把整个线圈作原线圈 副线圈只取线圈的一部分 就可以降低电压 如果把线圈的一部分作原线圈 整个线圈作副线圈 就可以升高电压 图7 几种常见的变压器 要点归纳 调压变压器就是一种自耦变压器 它的构造如图丙所示 线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上 AB之间加上输入电压U1 移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2 2 互感器交流电压表和电流表都有一定的量度范围 不能直接测量高电压和大电流 互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器 1 电压互感器 实质是降压变压器 可以把高电压变成低电压 如图8所示 图8 2 电流互感器 实质是升压变压器 可以把大电流变成小电流 如图9所示 图9 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10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10A 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 精典示例 解析电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少 根据电流关系得I1n1 I2n2 所以Iab Icd 电流表应接在电流较小的一侧 故选项B正确 答案B 针对训练3 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈 原 副线圈都只取该线圈的某部分 一升压式自耦调压变压器的电路如图11所示 其副线圈匝数可调 已知变压器线圈总匝数为1900匝 原线圈为1100匝 接在有效值为220V的交流电源上 当变压器输出电压调至最大时 负载R上的功率为2 0kW 设此时原线圈中电流有效值为I1 负载两端电压的有效值为U2 且变压器是理想的 则U2和I1分别约为 图11A 380V和5 3AB 380V和9 1AC 240V和5 3AD 240V和9 1A 答案B 1 变压器的工作原理 一个正常工作的理想变压器的原 副线圈中 下列物理量不一定相等的是 A 交流的频率B 电流的有效值C 电功率D 磁通量的变化率 解析变压器可以改变原 副线圈中的电流 因此原 副线圈中的电流不一定有相同的有效值 由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈 因而原 副线圈的磁通量变化率一定相同 变压器的工作基础是互感现象 副线圈中感应的交流频率与原线圈中交流频率一定是相同的 理想变压器中P入 P出 故选项B正确 答案B 2 变压器的原理和规律 多选 如图12所示 理想变压器原 副线圈匝数比为2 1 电池和交变电源的电动势都为6V 内阻均不计 下列说法正确的是 图12A S与a接通的瞬间 R中无感应电流B S与a接通稳定后 R两端的电压为0C S与b接通稳定后 R两端的电压为3VD S与b接通稳定后 原 副线圈中电流的频率之比为2 1 答案BC 图13A 电流表的示数为2AB 原 副线圈匝数比为1 2C 电压表的示数为电压的有效值D 原线圈中交变电压的频率为100Hz 答案AC 4 自耦变压器 一自耦变压器如图14所示 环形铁芯上只绕有一个线圈 将其接在a b间作为原线圈 通过滑动触头取该线圈的一部分 接在c d间作为副线圈 在a b间输入电压为U1的交变电流时 c d间的输出电压为U2 在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中 图14A U2 U1 U2降低B U2 U1 U2升高C U2 U1 U2降低D U2 U1 U2升高 靖宸 答案C