人教版物理選修3-2 第5章第4節(jié) 變壓器

高 中 物 理 選 修 3-2課 件第5章 第四節(jié)變壓器 高 中 物 理 選 修 3-2課 件課標定位學習目標：1.知道變壓器的構造2理解變壓器的工作原理3理解變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關系，能用它來分析解決基本問題4知道互感器的原理及用處重點難點：1.變壓器的工作原理2推導變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關系 高 中 物 理 選 修 3-2課 件核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓練課前自主學案第四節(jié)變壓器 高 中 物 理 選 修 3-2課 件課前自主學案一、變壓器的原理1構造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成(1)原線圈：與_相連的線圈(2)副線圈：與_相連的線圈2原理：變壓器工作的基礎是_現(xiàn)象3作用：改變_電流的電壓交流電源負載電磁感應交流 高 中 物 理 選 修 3-2課 件二、電壓與匝數(shù)的關系1理想變壓器：沒有_損失的變壓器2變壓規(guī)律：_.3變流規(guī)律：_(只適用于一個副線圈)能量 高 中 物 理 選 修 3-2課 件三、常用的變壓器互感器1分類：電壓互感器(如圖541甲)和電流互感器(如圖乙)圖541 高 中 物 理 選 修 3-2課 件2電壓互感器：如圖541甲所示,原線圈_在高壓電路中，副線圈接電壓表互感器將_變?yōu)開，通過電壓表測低電壓，結合匝數(shù)比可計算出高壓電路的電壓3電流互感器：如圖541乙所示,原線圈_在待測高電流電路中，副線圈接電流表互感器將_變成_，通過電流表測出小電流，結合匝數(shù)比可計算出大電流電路的電流并聯(lián)高壓低壓串聯(lián)大電流小電流 高 中 物 理 選 修 3-2課 件核心要點突破圖542 高 中 物 理 選 修 3-2課 件 高 中 物 理 選 修 3-2課 件 高 中 物 理 選 修 3-2課 件4功率關系理想變壓器不計銅損、鐵損及漏磁，所以輸入功率等于輸出功率當副線圈為斷路時，原線圈輸入功率為零對有多個副線圈輸出時，輸入功率等于副線圈上輸出功率之和5頻率關系變壓器不能改變交變電流的頻率在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈中激發(fā)出同頻率的交流電 高 中 物 理 選 修 3-2課 件特別提醒：(1)變壓器只能改變交流電壓，若初級線圈加直流電壓，則次級線圈輸出電壓為零(2)變壓器的電動勢關系、電壓關系和電流關系是有效值間的關系，對最大值也適用，但對某時刻的瞬時值其關系并不成立 高 中 物 理 選 修 3-2課 件即時應用 (即時突破，小試牛刀)1理想變壓器的原、副線圈中一定相同的物理量有()A交流電的頻率B磁通量的變化率C功率 D交流電的峰值解析：選ABC.理想變壓器沒有漏磁，沒有能量損失，所以原、副線圈中磁通量變化率相同，原、副線圈中功率相同，B、C項正確，變壓器的原理是互感現(xiàn)象，其作用改變電壓不改變頻率，A項正確，D項錯誤 高 中 物 理 選 修 3-2課 件二、變壓器工作時的制約關系1電壓制約當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定時，輸出電壓U2由輸入電壓U1決定，即U2n2U1/n1.2電流制約當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定，且輸入電壓U 1確定時，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1n2I2/n1. 高 中 物 理 選 修 3-2課 件3負載制約(1)變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定，P2P負1P負2；(2)變壓器副線圈中的電流I2由用戶負載及電壓U2確定，I2P2/U2；(3)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是“量出為入”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率，P 1P2；即變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的 高 中 物 理 選 修 3-2課 件4對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是RI2P2P1I1.(2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n 1、n2U2I2P2P1I1. 高 中 物 理 選 修 3-2課 件特別提醒：理想變壓器的副線圈可看做給用戶供電的無阻電源，對負載電路進行動態(tài)分析時，可以參照直流電路動態(tài)分析的方法 高 中 物 理 選 修 3-2課 件即時應用 (即時突破，小試牛刀)2對理想變壓器，下列說法中正確的是()A原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增大而增大B原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大而增大C原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而變化D當副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零 高 中 物 理 選 修 3-2課 件解析：選AB.理想變壓器的原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，且隨副線圈的輸出功率的變化而變化，原線圈的輸入電流取決于副線圈的輸出電流，當副線圈的電流為零時，原線圈的電流也為零，但原線圈電壓并不一定為零，故A、B正確，C、D錯誤 高 中 物 理 選 修 3-2課 件課堂互動講練對變壓器原理的理解圖543 高 中 物 理 選 修 3-2課 件 高 中 物 理 選 修 3-2課 件【答案】BC 高 中 物 理 選 修 3-2課 件 高 中 物 理 選 修 3-2課 件變式訓練1(2011年高考浙江理綜卷)如圖544所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1800和n2200的兩個線圈，上線圈兩端與u51sin 314t V的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是()圖544 高 中 物 理 選 修 3-2課 件A2.0 VB9.0 VC12.7 V D144.0 V 高 中 物 理 選 修 3-2課 件 如圖545所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)n11100 匝接入電壓U1220 V的電路中(1)要求在兩個副線圈上分別得到電壓U26 V，U3110 V，它們的匝數(shù)n 2，n3分別為多少？(2)若在兩副線圈上分別接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？變壓器基本規(guī)律的應用圖545 高 中 物 理 選 修 3-2課 件【思路點撥】解題時應特別把握以下兩點：(1)原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關系(2)根據(jù)原、副線圈的功率關系確定電流關系 高 中 物 理 選 修 3-2課 件【答案】(1)30 匝550匝(2)0.36 A 高 中 物 理 選 修 3-2課 件【規(guī)律總結】對于理想變壓器來說，變壓公式和輸入功率等于輸出功率是普通適用的規(guī)律，對于有幾個副線圈的理想變壓器，電流公式就不能使用了 高 中 物 理 選 修 3-2課 件圖546 高 中 物 理 選 修 3-2課 件 高 中 物 理 選 修 3-2課 件變壓器的動態(tài)分析 (2010年高考天津卷)為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V 1、V2和理想交流電流表A1、A2，導線電阻不計，如圖547所示當開關S閉合后()圖547 高 中 物 理 選 修 3-2課 件AA1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變BA1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大CV2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大DV2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變【思路點撥】解答本題時注意了解電路的結構,并正確理解原、副線圈的功率、電壓、電流之間的關系 高 中 物 理 選 修 3-2課 件【精講精析】電源電壓有效值不變，所以V1示數(shù)不變，原、副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比，匝數(shù)之比不變，故V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值也不變，所以C錯誤，D正確；當開關S閉合后，副線圈電路中的電阻減小，因為電壓不變，所以副線圈電路中的電流增大，A2的示數(shù)增大，原、副線圈的電流之比等于匝數(shù)反比，匝數(shù)之比不變，A 1與A2示數(shù)的比值不變，A1的示數(shù)也增大，所以A正確，B錯誤【答案】AD 高 中 物 理 選 修 3-2課 件【規(guī)律總結】處理這類問題的關鍵是要分清變量與不變量，弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和制約關系，在理想變壓器中，U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負載電阻決定I1由I2和匝數(shù)比決定 高 中 物 理 選 修 3-2課 件變式訓練3(2011年嘉興高二檢測)如圖548所示有一理想變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交流電源上，副線圈電路中接入電阻R1和光敏電阻R2,各交流電表的內阻對電路的影響不計，當有光照射電阻R2時，各電表的示數(shù)變化情況是()圖548 高 中 物 理 選 修 3-2課 件A電流表A1示數(shù)變大B電流表A2示數(shù)變小C電壓表V1示數(shù)變小D電壓表V1示數(shù)變大