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(cè),1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見(jiàn)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(wèn)題. 3.掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并能推導(dǎo)出原、副線(xiàn)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(méi)有導(dǎo)線(xiàn)相連的線(xiàn)圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線(xiàn)圈(原線(xiàn)圈)通過(guò)開(kāi)關(guān)連接到交流電源的兩端，另一個(gè)線(xiàn)圈(副線(xiàn)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(xiàn)圈并沒(méi)有連接，小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？,答案 當(dāng)左邊線(xiàn)圈加上交流電壓時(shí)，左邊線(xiàn)圈中

2、就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在左、右線(xiàn)圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右線(xiàn)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(shuō)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(xiàn)圈構(gòu)成 C.變壓器原線(xiàn)圈相對(duì)電源而言起負(fù)載作用，而副線(xiàn)圈相對(duì)負(fù)載而言起電 源作用 D.若原線(xiàn)圈電壓U1＝220 V，原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為4∶1，則副線(xiàn)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

3、,閱讀教材回答下列三個(gè)問(wèn)題： (1)什么是理想變壓器？理想變壓器原、副線(xiàn)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(xiàn)圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線(xiàn)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(xiàn)圈時(shí)原、副線(xiàn)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U1I1＝U2I2.,,答案,(3)根據(jù)能量守恒推導(dǎo)，有多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)原、副線(xiàn)圈中的電流與匝數(shù)的關(guān)系.,,答案,答案 若有多個(gè)副線(xiàn)圈，則P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋… 將U1

4、∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋…,,,,知識(shí)梳理,P入＝P出,U2I2,,答案,,n1I1＝n2I2＋n3I3＋…,一臺(tái)理想降壓變壓器從10 kV的線(xiàn)路中降壓并提供200 A的負(fù)載電流.已知兩個(gè)線(xiàn)圈的匝數(shù)比為40∶1，則變壓器原線(xiàn)圈中的電流和副線(xiàn)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(shuō)法正確的是 ( ) A.原、

5、副線(xiàn)圈纏繞在一個(gè)閉合鐵芯上，是為了減少磁場(chǎng)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(xiàn)圈短路，造成危險(xiǎn) 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(xiàn)圈接入大小不斷變化的直流電時(shí)，副線(xiàn)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

6、原線(xiàn)圈連接一只理想交流電流表，副線(xiàn)圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié)，在副線(xiàn)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(xiàn)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(duì)理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見(jiàn)情況： (1)原、副線(xiàn)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

7、，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是R→I2→P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、n2→U2→I2→P出→P入→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?lè)较蛞苿?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?lè)较蛞苿?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(xiàn)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

8、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(jiàn)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(xiàn)圖，下列說(shuō)法中正確的是( ),,圖5,A.線(xiàn)圈匝數(shù)n1n2，n3>n4 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(xiàn)圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1>n2，題圖甲中的電表為電壓表；題圖乙中的原線(xiàn)圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3

9、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(xiàn)圈匝數(shù)n1大于副線(xiàn)圈匝數(shù)n2. 3.電流互感器是把大電流變成小電流，故原線(xiàn)圈匝數(shù)n1小于副線(xiàn)圈匝數(shù)n2.,,返回,1.如圖6所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比n1∶n2＝4∶1，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)在平行導(dǎo)軌上勻速切割磁感線(xiàn)時(shí)，電流表 的示數(shù)是12 mA，則副線(xiàn)圈中電流表 的示數(shù)是( ),,達(dá)標(biāo)檢測(cè),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(xiàn)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(xiàn)圈的磁通量變化，因而副線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流，選項(xiàng)C正確. 答案 C,1,2

10、,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(xiàn)圈匝數(shù)比為20∶1，兩個(gè)標(biāo)有“12 V 6 W”的小燈泡并聯(lián)在副線(xiàn)圈的兩端.當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線(xiàn)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(xiàn)繞了3匝，則( ),1,2,3,4,圖8,,解析答案,A.這種電流表能測(cè)直流電流，圖c的讀數(shù)為2.4 A B.這種電流表

11、能測(cè)交變電流，圖c的讀數(shù)為0.4 A C.這種電流表能測(cè)交變電流，圖c的讀數(shù)為3.6 A D.這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)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測(cè)交變電流.根據(jù)n1I1＝n2I2可知，題圖b中線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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,