人教版物理选修3-2 第5章第4节 变压器.ppt

高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件第5章 第四节变压器高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件课标课标定位定位学学习习目目标标：1.知道知道变压变压器的构造器的构造2理解理解变压变压器的工作原理器的工作原理3理理解解变变压压器器的的原原、副副线线圈圈中中电电压压与与匝匝数数的的关关系，能用它来分析解决基本系，能用它来分析解决基本问题问题4知道互感器的原理及用知道互感器的原理及用处处重点重点难难点：点：1.变压变压器的工作原理器的工作原理2推推导变压导变压器原、副器原、副线线圈圈电电流与匝数的关系流与匝数的关系高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案第第四四节节变变压压器器高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件课前自主学案课前自主学案一、一、变压变压器的原理器的原理1构构造造：由由闭闭合合铁铁芯芯和和绕绕在在铁铁芯芯上上的的两两个个线线圈圈组组成成(1)原原线线圈：与圈：与_相相连连的的线线圈圈(2)副副线线圈：与圈：与_相相连连的的线线圈圈2原理：原理：变压变压器工作的基器工作的基础础是是_现现象象3作用：改作用：改变变_电电流的流的电压电压交流交流电电源源负载负载电电磁感磁感应应交流交流高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件二、二、电压电压与匝数的关系与匝数的关系1理想理想变压变压器：没有器：没有_损损失的失的变压变压器器2变压规变压规律：律：_.3变变流流规规律律：_(只只适适用用于于一一个个副副线线圈圈)能量能量高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件三、常用的三、常用的变压变压器器互感器互感器1分分类类：电电压压互互感感器器(如如图图541甲甲)和和电电流流互互感感器器(如如图图乙乙)图图541高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件2电电压压互互感感器器：如如图图541甲甲所所示示,原原线线圈圈_在在高高压压电电路路中中，副副线线圈圈接接电电压压表表互互感感器器将将_变变为为_，通通过过电电压压表表测测低低电电压压，结结合合匝匝数数比比可可计计算算出高出高压电压电路的路的电压电压3电电流流互互感感器器：如如图图541乙乙所所示示,原原线线圈圈_在在待待测测高高电电流流电电路路中中，副副线线圈圈接接电电流流表表互互感感器器将将_变变成成_，通通过过电电流流表表测测出出小小电电流流，结结合匝数比可合匝数比可计计算出大算出大电电流流电电路的路的电电流流并并联联高高压压低低压压串串联联大大电电流流小小电电流流高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件核心要点突破核心要点突破图图542高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件4功率关系功率关系理理想想变变压压器器不不计计铜铜损损、铁铁损损及及漏漏磁磁，所所以以输输入入功功率率等等于于输输出出功功率率当当副副线线圈圈为为断断路路时时，原原线线圈圈输输入入功功率率为为零零对对有有多多个个副副线线圈圈输输出出时时，输输入入功功率率等等于于副副线线圈上圈上输输出功率之和出功率之和5频频率关系率关系变压变压器不能改器不能改变变交交变电变电流的流的频频率率在在原原线线圈圈中中接接上上周周期期性性变变化化的的电电流流在在副副线线圈圈中中激激发发出同出同频频率的交流率的交流电电高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件特特别别提提醒醒：(1)变变压压器器只只能能改改变变交交流流电电压压，若若初初级线级线圈加直流圈加直流电压电压，则则次次级线级线圈圈输输出出电压为电压为零零(2)变变压压器器的的电电动动势势关关系系、电电压压关关系系和和电电流流关关系系是是有有效效值值间间的的关关系系，对对最最大大值值也也适适用用，但但对对某某时时刻的瞬刻的瞬时值时值其关系并不成立其关系并不成立高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1理理想想变变压压器器的的原原、副副线线圈圈中中一一定定相相同同的的物物理理量量有有()A交流交流电电的的频频率率B磁通量的磁通量的变变化率化率C功率功率 D交流交流电电的峰的峰值值解解析析：选选ABC.理理想想变变压压器器没没有有漏漏磁磁，没没有有能能量量损损失失，所所以以原原、副副线线圈圈中中磁磁通通量量变变化化率率相相同同，原原、副副线线圈圈中中功功率率相相同同，B、C项项正正确确，变变压压器器的的原原理理是是互互感感现现象象，其其作作用用改改变变电电压压不不改改变变频频率率，A项项正正确，确，D项错误项错误高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件二、二、变压变压器工作器工作时时的制的制约约关系关系1电压电压制制约约当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定时时，输输出出电压电压U2由由输输入入电压电压U1决定，即决定，即U2n2U1/n1.2电电流制流制约约当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定，且且输输入入电电压压U1确确定定时时，原原线线圈圈中中的的电电流流I1由由副副线线圈圈中中的的输输出出电电流流I2决定，即决定，即I1n2I2/n1.高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件3负载负载制制约约(1)变变压压器器副副线线圈圈中中的的功功率率P2由由用用户户负负载载决决定定，P2P负负1P负负2；(2)变变压压器器副副线线圈圈中中的的电电流流I2由由用用户户负负载载及及电电压压U2确定，确定，I2P2/U2；(3)理理想想变变压压器器将将电电能能由由原原线线圈圈传传给给副副线线圈圈时时总总是是“量量出出为为入入”，即即用用户户消消耗耗多多少少，原原线线圈圈就就提提供供多少，因而多少，因而输输出功率决定出功率决定输输入功率，入功率，P1P2；即即变压变压器的器的输输入功率是由入功率是由输输出功率决定的出功率决定的高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件4对对理想理想变压变压器器进进行行动态动态分析的两种常分析的两种常见见情况情况(1)原原、副副线线圈圈匝匝数数比比不不变变，分分析析各各物物理理量量随随负负载载电电阻阻变变化化而而变变化化的的情情况况，进进行行动动态态分分析析的的顺顺序序是是RI2P2P1I1.(2)负负载载电电阻阻不不变变，分分析析各各物物理理量量随随匝匝数数比比的的变变化化而而变变化化的的情情况况，进进行行动动态态分分析析的的顺顺序序是是n1、n2U2I2P2P1I1.高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件特特别别提提醒醒：理理想想变变压压器器的的副副线线圈圈可可看看做做给给用用户户供供电电的的无无阻阻电电源源，对对负负载载电电路路进进行行动动态态分分析析时时，可可以参照直流以参照直流电电路路动态动态分析的方法分析的方法高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2对对理想理想变压变压器，下列器，下列说说法中正确的是法中正确的是()A原原线线圈圈的的输输入入功功率率，随随着着副副线线圈圈的的输输出出功功率率增增大而增大大而增大B原原线线圈圈的的输输入入电电流流，随随副副线线圈圈的的输输出出电电流流增增大大而增大而增大C原原线线圈圈的的电电流流，不不随随副副线线圈圈的的输输出出电电流流变变化化而而变变化化D当副当副线线圈的圈的电电流流为为零零时时，原，原线线圈的圈的电压电压也也为为零零高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件解解析析：选选AB.理理想想变变压压器器的的原原线线圈圈的的输输入入功功率率等等于于副副线线圈圈的的输输出出功功率率，且且随随副副线线圈圈的的输输出出功功率率的的变变化化而而变变化化，原原线线圈圈的的输输入入电电流流取取决决于于副副线线圈圈的的输输出出电电流流，当当副副线线圈圈的的电电流流为为零零时时，原原线线圈圈的的电电流流也也为为零零，但但原原线线圈圈电电压压并并不不一一定定为为零零，故故A、B正确，正确，C、D错误错误高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一对变压器原理的理解对变压器原理的理解例例例例1 1图图543高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件【答案答案】BC高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件变变式式训训练练1(2011年年高高考考浙浙江江理理综综卷卷)如如图图544所所示示，在在铁铁芯芯上上、下下分分别别绕绕有有匝匝数数n1800和和n2200的的两两个个线线圈圈，上上线线圈圈两两端端与与u51sin 314t V的的交交流流电电源源相相连连，将将下下线线圈圈两两端端接接交交流流电电压压表表，则则交流交流电压电压表的表的读读数可能是数可能是()图图544高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件A2.0 VB9.0 VC12.7 V D144.0 V高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件 如如图图545所所示示，一一台台有有两两个个副副线线圈圈的的变变压压器器，原原线线圈圈匝匝数数n11100 匝匝接接入入电电压压U1220 V的的电电路路中中(1)要要求求在在两两个个副副线线圈圈上上分分别别得得到到电电压压U26 V，U3110 V，它它们们的的匝匝数数n2，n3分分别为别为多少？多少？(2)若若在在两两副副线线圈圈上上分分别别接接上上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的的两两个个用用电电器器，原原线线圈的圈的输输入入电电流流为为多少？多少？类型二类型二变压器基本规律的应用变压器基本规律的应用例例例例2 2图图545高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件【思路点思路点拨拨】解解题时应题时应特特别别把握以下两点：把握以下两点：(1)原、副原、副线线圈的圈的电压电压与匝数的关系与匝数的关系(2)根据原、副根据原、副线线圈的功率关系确定圈的功率关系确定电电流关系流关系高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件【答答案案】(1)30 匝匝550匝匝(2)0.36 A高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件【规规律律总总结结】对对于于理理想想变变压压器器来来说说，变变压压公公式式和和输输入入功功率率等等于于输输出出功功率率是是普普通通适适用用的的规规律律，对对于于有有几几个个副副线线圈圈的的理理想想变变压压器器，电电流流公公式式就就不不能能使用了使用了高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件图图546高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件类型三类型三变压器的动态分析变压器的动态分析例例例例3 3 (2010年年高高考考天天津津卷卷)为为探探究究理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈电电压压、电电流流的的关关系系，将将原原线线圈圈接接到到电电压压有有效效值值不不变变的的正正弦弦交交流流电电源源上上，副副线线圈圈连连接接相相同同的的灯灯泡泡L1、L2，电电路路中中分分别别接接了了理理想想交交流流电电压压表表V1、V2和和理理想想交交流流电电流流表表A1、A2，导导线线电电阻阻不不计计，如如图图547所所示示当当开关开关S闭闭合后合后()图图547高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件AA1示数示数变变大，大，A1与与A2示数的比示数的比值值不不变变BA1示数示数变变大，大，A1与与A2示数的比示数的比值变值变大大CV2示数示数变变小，小，V1与与V2示数的比示数的比值变值变大大DV2示数不示数不变变，V1与与V2示数的比示数的比值值不不变变【思思路路点点拨拨】解解答答本本题题时时注注意意了了解解电电路路的的结结构构,并并正正确确理理解解原原、副副线线圈圈的的功功率率、电电压压、电电流流之之间间的关系的关系高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件【精精讲讲精精析析】电电源源电电压压有有效效值值不不变变，所所以以V1示示数数不不变变，原原、副副线线圈圈的的电电压压之之比比等等于于匝匝数数之之比比，匝匝数数之之比比不不变变，故故V2示示数数不不变变，V1与与V2示示数数的的比比值值也也不不变变，所所以以C错错误误，D正正确确；当当开开关关S闭闭合合后后，副副线线圈圈电电路路中中的的电电阻阻减减小小，因因为为电电压压不不变变，所所以以副副线线圈圈电电路路中中的的电电流流增增大大，A2的的示示数数增增大大，原原、副副线线圈圈的的电电流流之之比比等等于于匝匝数数反反比比，匝匝数数之之比比不不变变，A1与与A2示示数数的的比比值值不不变变，A1的的示示数数也也增增大大，所所以以A正正确确，B错错误误【答案答案】AD高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件【规规律律总总结结】处处理理这这类类问问题题的的关关键键是是要要分分清清变变量量与与不不变变量量，弄弄清清理理想想变变压压器器中中各各量量间间的的联联系系和和制制约约关关系系，在在理理想想变变压压器器中中，U2由由U1和和匝匝数数比比决决定定；I2由由U2和和负负载载电电阻阻决决定定I1由由I2和和匝匝数数比比决决定定高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件变变式式训训练练3(2011年年嘉嘉兴兴高高二二检检测测)如如图图548所所示示有有一一理理想想变变压压器器，原原线线圈圈接接在在电电压压一一定定的的正正弦弦交交流流电电源源上上，副副线线圈圈电电路路中中接接入入电电阻阻R1和和光光敏敏电电阻阻R2,各各交交流流电电表表的的内内阻阻对对电电路路的的影影响响不不计计，当当有有光光照射照射电电阻阻R2时时，各，各电电表的示数表的示数变变化情况是化情况是()图图548高中物理选修高中物理选修3-23-2课件课件A电电流表流表A1示数示数变变大大B电电流表流表A2示数示数变变小小C电压电压表表V1示数示数变变小小D电压电压表表V1示数示数变变大大