2014年秋高中物理-5.4-变压器课件-新人教版选修3-2资料.ppt

知道知道变压变压器的构造器的构造 理解理解变压变压器的工作原理器的工作原理掌握掌握变压变压器原副器原副线线圈中圈中电压电压与匝数的关系，与匝数的关系，电电流与匝数流与匝数的关系的关系采用交流供采用交流供电电的一个的一个优优点，是容易改点，是容易改变变它的它的电压电压，如，如图图所示是常所示是常见见的一种的一种变压变压器，器，请请你探究一下它的工作原理你探究一下它的工作原理1变变压压器器是是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的的一一个个线线圈圈与与交交流流电电源源连连接接叫叫_，也也叫叫_；另另一个一个线线圈与圈与负载连负载连接，叫做接，叫做_，也叫，也叫_2理理想想变变压压器器的的功功率率关关系系为为输输入入功功率率_输输出出功功率率3理理想想变变压压器器中中电电压压关关系系符符合合_；公公式式为为_4理理想想变变压压器器如如果果只只有有一一个个原原线线圈圈和和一一个个副副线线圈圈，则则电电 流流 关关 系系 符符 合合 _，公公 式式 为为_(1)变压变压器是用来改器是用来改变变交流交流电压电压和和电电流的流的设备设备原原线线圈圈和副和副线线圈圈绕绕在同一在同一闭闭合合铁铁芯上如芯上如图图所示的是最所示的是最简单简单的的变变压压器，只有一个副器，只有一个副线线圈圈(2)互感互感现现象是象是变压变压器工作的基器工作的基础础，电电流通流通过过原原线线圈圈时时在在铁铁芯中激芯中激发发磁磁场场，由于，由于电电流的大小、方向在不断流的大小、方向在不断变变化，化，铁铁芯中磁芯中磁场场也在不断也在不断变变化，化，变变化的磁化的磁场场在副在副线线圈中圈中产产生感生感应电动势应电动势，副，副线线圈也能圈也能够输够输出出电电流流谈谈一一谈谈你你对对“互互感感现现象象是是变变压压器器工工作作的的基基础础”这这句句话话是是怎怎样样理解的？理解的？答答案案：变变压压器器的的原原、副副线线圈圈绕绕在在同同一一个个铁铁芯芯上上在在原原线线圈圈上上加加上上交交变变电电压压U1时时，原原线线圈圈中中有有交交变变电电流流，它它在在铁铁芯芯中中产产生生交交变变的的磁磁通通量量，这这个个交交变变的的磁磁通通量量既既穿穿过过原原线线圈圈又又穿穿过过副副线线圈圈，在在原原、副副线线圈圈中中就就产产生生感感应应电电动动势势如如果果副副线线圈圈闭闭合合，就就会会产产生生交交变变电电流流，它它也也在在铁铁芯芯中中产产生生交交变变磁磁通通量量，这这个个交交变变磁磁通通量量既既穿穿过过原原线线圈圈，也也穿穿过过副副线线圈圈，在在原原、副副线线圈圈中中同同样样要要引引起起感感应应电电动动势势由由于于这这种种互互相相感感应应的的互互感感现现象象，原原、副副线线圈圈间间虽虽然然不不相相连连，电电能能却却可可以以通通过过磁磁场场从从原原线线圈圈传传递递到到副副线线圈圈其其能能量量转转换换方方式式为为：原原线线圈电能圈电能磁场能磁场能副线圈电能副线圈电能.若若有有多多个个副副线线圈圈时时，有有P1P2P3，即即U1I1U2I2U3I3将将U1U2U3n1n2n3代入得代入得n1I1n2I2n3I3特特别别提醒：提醒：(1)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(或或最最大大值值)间间的的关关系系，对对于于某某时时刻刻的的瞬瞬时时值值其其关关系系不不成成立立(2)变变压压器器高高压压圈圈匝匝数数多多而而导导线线细细，低低压压圈圈匝匝数数少少而而导导线线粗，粗，这这是区是区别别高、低高、低压线压线圈的方法圈的方法有一有一电电子子线线路中使用的小路中使用的小变压变压器，器，变压变压比比为为220V/6V，由于使用，由于使用时间长时间长了分不清原、副了分不清原、副线线圈，其外形如圈，其外形如图图所示，所示，现现要作要作为为降降压变压压变压器使用，器使用，则电则电源源(220V)应应接在接在()Aab两端两端Bcd两端两端Cac两端两端 Dbd两端两端答案：答案：B(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，输输出出电电压压U2由由输输入入电压电压决定，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决决定定，即即I1n2I2/n1.(3)负载负载制制约约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；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确确定定，I2P2/U2；总总功率功率P入入P线线P2.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(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RI1P2P1I1.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.特特别别提醒：提醒：(1)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多少少，因因而而输输出出功率决定功率决定输输入功率入功率(2)可可以以把把理理想想变变压压器器的的副副线线圈圈看看做做给给用用户户供供电电的的无无内内阻阻电电源源，对对负负载载电电路路进进行行动动态态分分析析时时，可可以以参参照照直直流流电电路路动态动态分析的方法分析的方法答案：答案：AC 关于理想关于理想变压变压器在使用中的判断，其正确的是器在使用中的判断，其正确的是()A当当副副线线圈圈提提供供电电能能的的用用电电器器有有一一部部分分停停止止工工作作时时，原原线线圈两端圈两端电压电压保持不保持不变变B当当副副线线圈圈提提供供电电能能的的电电路路中中，并并联联更更多多的的用用电电器器，原原线线圈圈输输入的入的电电流随之增大流随之增大C当副当副线线圈与用圈与用电电电电路断开路断开时时，副，副线线圈两端无圈两端无电压电压D当副当副线线圈与用圈与用电电电电路断开路断开时时，原，原线线圈两端无圈两端无电压电压答案：答案：AB解解析析：在在选选项项A中中，原原线线圈圈两两端端电电压压由由电电源源维维持持副副线线圈圈两两端端电电压压U2 U1，由由原原、副副线线圈圈匝匝数数比比和和原原线线圈圈两两端端电电压压共共同同决决定定，副副线线圈圈上上所所接接负负载载的的多多少少不不影影响响原原线线圈圈的电压的电压在在选选项项B中中，原原线线圈圈输输入入的的功功率率等等于于副副线线圈圈输输出出功功率率，由由I1U1P出出可可知知，当当输输出出功功率率增增大大时时，原原线线圈圈输输入入电电流流I1是增大的是增大的在在选选项项C中中，当当副副线线圈圈与与用用电电电电路路断断开开时时，副副线线圈圈中中虽虽无无电电流流，但但线线圈圈两两端端的的感感应应电电动动势势由由于于磁磁通通量量的的变变化化还还是存在的是存在的在在选选项项D中中，原原线线圈圈两两端端电电压压由由电电源源提提供供，与与副副线线圈圈是否向用电电路供电无关是否向用电电路供电无关综上所述，本题正确答案就是综上所述，本题正确答案就是AB.解解决决本本题题的的关关键键：一一是是理理解解理理想想变变压压器器的的工工作作原原理理(互互感感现现象象)；二二是是理理解解理理想想变变压压器器的的基基本本规规律律：电电压压变变比比关关系系、功功率率关关系系、电电流流变变比比关关系系；三三是是理理解解各各物物理理量量间间的的相相互互制制约关系约关系.(2010浙江温州高二期中浙江温州高二期中)如如图图所示，一个所示，一个变压变压器器(可可视视为为理想理想变压变压器器)的原的原线线圈接在圈接在220V的市的市电电上，向上，向额额定定电压为电压为1.80104V的霓虹灯供的霓虹灯供电电，使它正常，使它正常发发光光为为了安全，需在了安全，需在原原线线圈回路中接入熔断器，使副圈回路中接入熔断器，使副线线圈圈电电路中路中电电流超流超过过12mA时时，熔，熔丝丝就熔断就熔断(1)熔熔丝丝的熔断的熔断电电流是多大？流是多大？(2)当当副副线线圈圈电电路路中中电电流流为为10mA时时，变变压压器器的的输输入入功功率是多大？率是多大？答案：答案：(1)0.98A(2)180W(2010保定市高二期中保定市高二期中)如如图图所示，两个相同的灯泡，所示，两个相同的灯泡，分分别别接在理想接在理想变压变压器的原、副器的原、副线线圈上，圈上，(灯泡灯泡电电阻不随温度阻不随温度变变化化)，已知原、副，已知原、副线线圈的匝数比圈的匝数比n1 n22 1，电电源源电压为电压为U，则则()答案：答案：AC 如如图图所示所示为为一理想自耦一理想自耦变压变压器，当它的滑器，当它的滑键键P向向b方向方向移移动时动时，R和和R保持不保持不变变，电压电压表表读读数将数将_，电电流表流表的的读读数将数将_；若；若P的位置不的位置不动动，滑，滑动动片片Q向上滑向上滑动时动时，电压电压表的表的读读数将数将_，电电流表的流表的读读数将数将_(填填“增大增大”、“减少减少”或或“不不变变”，R表示滑表示滑动变动变阻器的阻器的总电总电阻阻)解解析析：电电源源的的电电压压设设为为U1，电电压压表表的的读读数数是是副副线线圈圈两两端端电电压压，设设为为U2，那那么么U2=U1.当当P向向b移移动动时时，n1变变大大，n2不不变变，所所以以U2变变小小即即电电压压表表示示数数将将变变小小，如如果果R和和R不不变变，则则副副线线圈圈中中的的电电流流将将变变小小，原原线线圈圈中中的的电电流流将将变变小小，即即安安培表的读数将变小培表的读数将变小当当P的的位位置置不不变变时时副副线线圈圈两两端端电电压压不不变变，故故电电压压表表的的示示数数不不变变，滑滑动动变变阻阻器器的的触触头头向向上上滑滑动动时时，总总电电阻阻减减小小，副副线线圈圈中中的的电电流流增增大大，原原线线圈圈中中的的电电流流增增大大，即即安安培培表表的的示数将增大示数将增大答案：答案：减小减小不变增大减小减小不变增大点点评评：此此类类问问题题首首先先要要根根据据题题意意分分清清变变量量和和不不变变量量，其其次次要要明明确确变变量量之之间间的的相相互互制制约约关关系系电电压压：输输入入决决定定输出；电流和功率：输出决定输入输出；电流和功率：输出决定输入(2010福州八福州八县联县联考考)如如图图是街是街头变压头变压器通器通过过降降压给压给用用户户供供电电的示意的示意图图变压变压器器输输入入电压电压是市是市电电网的网的电压电压，可以，可以认为认为不不变变输输出出电压电压通通过输电线输过输电线输送送给给用用户户，输电线输电线的的电电阻用阻用R0表示，表示，变变阻器阻器R表示用表示用户户用用电电器的器的总电总电阻，当滑阻，当滑动动变变阻器触阻器触头头P向下移向下移动时动时，下列，下列说说法中法中错误错误的是的是()A相当于在增加用相当于在增加用电电器的数目器的数目BA1表的示数随表的示数随A2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大CV1表的示数随表的示数随V2表的示数的增大而增大表的示数的增大而增大D变压变压器的器的输输入功率在增大入功率在增大答案：答案：C在在实验实验室里有一学生用的小室里有一学生用的小变压变压器，上面未器，上面未标标匝数，匝数，现现要在不拆封的情况下要在不拆封的情况下测测定其原、副定其原、副线线圈的匝数圈的匝数n1和和n2，应应如何如何测测定？写出步定？写出步骤骤，导导出表达式出表达式解析：解析：本题考查变压器的电压关系步骤：本题考查变压器的电压关系步骤：(1)在原线在原线圈引出线上接一开关圈引出线上接一开关S，并接在输入电压为，并接在输入电压为U1的交流电源上的交流电源上(可由学生电源提供可由学生电源提供)；(2)在副线圈的引出线间接一内阻较在副线圈的引出线间接一内阻较大的电压表；大的电压表；(3)合上开关合上开关S，稳定后读出电压表的示数，稳定后读出电压表的示数U2，断开开关，断开开关S；(4)找一根漆包线，在铁芯上绕找一根漆包线，在铁芯上绕n3匝，并把匝，并把电压表接在其两端；电压表接在其两端；(5)合上开关合上开关S，稳定后读出电压表的，稳定后读出电压表的示数示数U3，断开开关，断开开关S.点评：点评：在实验探究过程中，一是要确定设计原理，根在实验探究过程中，一是要确定设计原理，根据已学知识和方法进行合理迁移；二是要注意操作的安全据已学知识和方法进行合理迁移；二是要注意操作的安全性、准确性和方便性原则例如本题的测量过程中应注意：性、准确性和方便性原则例如本题的测量过程中应注意：原线圈中一定要串联开关；原线圈中一定要串联开关；U1取值开始不宜过大，要取值开始不宜过大，要逐步试测，确定合适的逐步试测，确定合适的U1值；值；n3的匝数不宜太少，以防的匝数不宜太少，以防I3过大，发生事故；过大，发生事故；电压表量程的选择应先大后小，以示电压表量程的选择应先大后小，以示数准确为原则数准确为原则汽汽车车等交通工具中用等交通工具中用电电火花点燃汽油混合气，如火花点燃汽油混合气，如图图所所示，已知汽示，已知汽车车蓄蓄电电池池电压为电压为12V，变压变压器匝数之比器匝数之比为为1100.当开关当开关S闭闭合后，火花塞上合后，火花塞上电压为电压为多少？当开关多少？当开关S从从闭闭合到突然断开，可合到突然断开，可为为火花塞提供瞬火花塞提供瞬时时高高电压电压，产产生生电电火火花蓄花蓄电电池提供的是直流池提供的是直流电电，为为什么什么变压变压器的副器的副线线圈也能圈也能得到高得到高电压电压呢？呢？答案：答案：当开关当开关S闭闭合后，合后，变压变压器的原器的原线线圈中是恒定圈中是恒定电电流，流，铁铁芯中的磁通量不芯中的磁通量不变变，副，副线线圈中没有感圈中没有感应电动势应电动势，火，火花塞上花塞上电压为电压为零当开关从零当开关从闭闭合到突然断开，合到突然断开，铁铁芯中磁通芯中磁通量突然量突然变变小，在副小，在副线线圈中会圈中会产产生一个瞬生一个瞬时时高高电压电压(脉冲高脉冲高电电压压可达可达104V左右左右)，使火花塞，使火花塞产产生生电电火花火花