2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 5 變壓器課件 教科版選修3-2.ppt

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1、5 變壓器,第二章 交變電流,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)探究,典例精析,達(dá)標(biāo)檢測,1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器,理解變壓器的工作原理. 2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決相關(guān)問題. 3.掌握理想變壓器的功率關(guān)系,并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系.,一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系,如圖1所示,把兩個(gè)沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上,一個(gè)線圈(原線圈)通過開關(guān)連接到交流電源的兩端,另一個(gè)線圈(副線圈)連到小燈泡上.連接電路,接通電源,小燈泡能發(fā)光.,知識(shí)探究,導(dǎo)學(xué)探究,圖1,答案,(1)兩個(gè)線圈并沒有連接,小燈泡為什么會(huì)發(fā)光?,答案 當(dāng)左邊線圈加上交流電壓時(shí),左邊線圈中就有交變

2、電流,它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁場,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,在左、右線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,右線圈作為電源給小燈泡供電,小燈泡就會(huì)發(fā)光.,答案,(2)小燈泡兩端的電壓與學(xué)生電源的輸出電壓相等嗎?,知識(shí)梳理,互感現(xiàn)象,答案,變化,恒定,(多選)關(guān)于變壓器,下列說法正確的是( ) A.變壓器也可以改變恒定電壓 B.變壓器由繞在同一閉合鐵芯上的若干線圈構(gòu)成 C.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 D.若原線圈電壓U1220 V,原、副線圈匝數(shù)比為41,則副線圈電壓 為55 V,即學(xué)即用,解析答案,二、理想變壓器的基本規(guī)律,閱讀教材回答下列三個(gè)問題: (1)什么

3、是理想變壓器?理想變壓器原、副線圈中的功率有什么關(guān)系?,答案 理想變壓器的理想化條件一般指的是:忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓,忽略原、副線圈磁通量的差別,忽略變壓器自身的能量損耗.所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,即P入P出.,導(dǎo)學(xué)探究,答案,(2)根據(jù)能量守恒推導(dǎo),只有一個(gè)副線圈時(shí)原、副線圈中的電流與匝數(shù)的關(guān)系.,答案 由能量守恒有P入P出, 即U1I1U2I2.,答案,(3)根據(jù)能量守恒推導(dǎo),有多個(gè)副線圈時(shí)原、副線圈中的電流與匝數(shù)的關(guān)系.,答案,答案 若有多個(gè)副線圈,則P1P2P3,即U1I1U2I2U3I3 將U1U2U3n1n2n3代入得 n1I1n2I2n3I3,知識(shí)梳理,P入P出

4、,U2I2,答案,n1I1n2I2n3I3,一臺(tái)理想降壓變壓器從10 kV的線路中降壓并提供200 A的負(fù)載電流.已知兩個(gè)線圈的匝數(shù)比為401,則變壓器原線圈中的電流和副線圈中的輸出電壓及輸出功率是( ) A.5 A,250 V,50 kW B.5 A,10 kV,50 kW C.200 A,250 V,50 kW D.200 A,10 kV,2103 kW,解析答案,即學(xué)即用,返回,答案 A,返回,例1 關(guān)于理想變壓器的工作原理,以下說法正確的是 ( ) A.原、副線圈纏繞在一個(gè)閉合鐵芯上,是為了減少磁場能的損失,有效地 傳送電能 B.鐵芯不用整塊金屬做成,是為了防止原、副線圈短路,造成危險(xiǎn)

5、 C.變壓器不改變交流電的頻率,只改變電壓大小 D.當(dāng)原線圈接入大小不斷變化的直流電時(shí),副線圈也有電壓輸出,一、變壓器原理的理解,典例精析,解析答案,解析 鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產(chǎn)生較多的熱量從而燒壞變壓器.,ACD,解析答案,二、理想變壓器基本關(guān)系的應(yīng)用,圖2,A.電壓表讀數(shù)為282 V B.電壓表讀數(shù)為28.2 V C.輸入功率為56.4 W D.輸入功率為40 W,歸納總結(jié),歸納總結(jié),答案 D,歸納總結(jié),例3 如圖3所示,理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表,副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié),在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭.在原線

6、圈上加一電壓為U的正弦交流電,則( ),三、理想變壓器中的動(dòng)態(tài)分析,圖3,A.保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大 B.保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小 C.保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大 D.保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小,歸納總結(jié),解析答案,答案 BC,歸納總結(jié),歸納總結(jié),對理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見情況: (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RI2P出P入I1. (2)負(fù)載電阻不變,分析各物理量隨匝數(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、n2U2I2P出P入

7、I1.,A.保持P的位置不動(dòng),將Q向下移動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù) 變大 B.保持P的位置不動(dòng),將Q向下移動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變小 C.保持Q的位置不動(dòng),將P沿逆時(shí)針方向移動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變大 D.保持Q的位置不動(dòng),將P沿逆時(shí)針方向移動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變小,例4 調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器,它的構(gòu)造如圖4所示.線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上.AB間加上正弦交流電壓U,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置,就可以調(diào)節(jié)輸出電壓.在輸出端連接了滑動(dòng)變阻器R和理想交流電流表,變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q,則( ),四、幾種常見的變壓器,解析答案,圖4,例5 圖5甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖,下列說法中正確的是( ),圖5,

8、A.線圈匝數(shù)n1n2,n3n4 C.甲圖中的電表是電壓表,輸出端不可短路 D.乙圖中的電表是電流表,輸出端不可斷路,返回,解析答案,總結(jié)提升,解析 題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中,為電壓互感器,是降壓變壓器,n1n2,題圖甲中的電表為電壓表;題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中,為電流互感器,是升壓變壓器,n3n4,題圖乙中的電表為電流表,故選項(xiàng)C、D正確. 答案 CD,總結(jié)提升,總結(jié)提升,1.電壓互感器應(yīng)并聯(lián)接入電路;電流互感器應(yīng)串聯(lián)接入電路. 2.電壓互感器是把高電壓變成低電壓,故原線圈匝數(shù)n1大于副線圈匝數(shù)n2. 3.電流互感器是把大電流變成小電流,故原線圈匝數(shù)n1小于副線圈匝數(shù)n2.,返回,1.

9、如圖6所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1n241,當(dāng)導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速切割磁感線時(shí),電流表 的示數(shù)是12 mA,則副線圈中電流表 的示數(shù)是( ),達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,4,解析答案,圖6,A.3 mA B.48 mA C.零 D.與R的阻值有關(guān),解析 當(dāng)導(dǎo)線在平行導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電流是恒定的電流,不會(huì)使副線圈的磁通量變化,因而副線圈中無感應(yīng)電流,選項(xiàng)C正確. 答案 C,1,2,3,4,A.120 V,0.10 A B.240 V,0.025 A C.120 V,0.05 A D.240 V,0.05 A,解析答案,2.如圖7所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為201,兩個(gè)標(biāo)有“12

10、 V 6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端.當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí),原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想電表)的示數(shù)分別是 ( ),1,2,3,4,圖7,1,2,3,4,3.鉗式電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖8a、b所示.圖b中電流表的讀數(shù)為1.2 A,圖c中用同一電纜線繞了3匝,則( ),1,2,3,4,圖8,解析答案,A.這種電流表能測直流電流,圖c的讀數(shù)為2.4 A B.這種電流表能測交變電流,圖c的讀數(shù)為0.4 A C.這種電流表能測交變電流,圖c的讀數(shù)為3.6 A D.這種電流表既能測直流電流,又能測交變電流, 圖c的讀數(shù)為3.6 A,解析 鉗式電流表利用了變壓器的工作原理,因此鉗式電流表只能

11、測交變電流.根據(jù)n1I1n2I2可知,題圖b中線圈單匝時(shí), 的讀數(shù)為1.2 A.在題圖c中繞3匝時(shí), 的讀數(shù)應(yīng)為3.6 A,故選項(xiàng)C正確. 答案 C,1,2,3,4,1,2,3,4,返回,圖9,解析答案,解析 理想變壓器可以變壓、變流,但不改變功率和頻率;由交變電壓的表達(dá)式可知,該交變電壓的頻率為50 Hz,而產(chǎn)生交變電壓的線圈每轉(zhuǎn)一圈,其電流變向兩次,故B正確; 電壓表的示數(shù)是有效值,根據(jù)理想變壓器的變壓比等于匝數(shù)比可知,該電壓表的示數(shù)為22 V,A正確; 滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上移動(dòng),其接入電路的阻值減小,而變壓器兩端的電壓不變,則電壓表的示數(shù)不變,副線圈中的電流變大,則電流表的示數(shù)變大,C錯(cuò)誤;,1,2,3,4,解析答案,1,2,3,4,返回,

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