【课件】变压器（人教版2019选择性必修第二册）.pptx

第3节:变压器高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感变压器的构造知道变压器的构造变压器的构造：变压器是由闭合的铁芯和绕在铁芯上两个线圈组成。原线圈：与交流电压连接的线圈副线圈：与负载连接的线圈变压器实物图变压器示意图变压器电学符号变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压接交变电压U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U2 2是怎样产生的是怎样产生的？原线圈副线圈原线圈原线圈 接接 交流电交流电原线圈中的原线圈中的磁场发生改磁场发生改变变在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量副线圈副线圈产生感应产生感应电动势电动势副线圈中的副线圈中的磁通量随之磁通量随之发生改变发生改变副线圈副线圈有有感应电流感应电流U2U1高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感变压器的工作原理变压器利用互感原理工作的变压器的基本原理是利用原线圈和副线圈之间的互感现象工作的高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验探究高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感理想变压器理想变压器是一个理想化的模型 现实中的变压器：1由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成能量损失2原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成能量损失3铁芯中有磁损耗，产生涡流造成能量损失 理想变压器：我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器也是一个理想化模型。本章涉及的习题不做特殊说明我们一般认为是理想变压器。理想变压器的能量转化：变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量 理想变压器的输出功率等于输入功率高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感变压器原、副线圈电压与匝数的关系理论推导（理想变压器）原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感变压器原、副线圈电压与匝数的关系核心公式实验和理论分析都表明：理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。1、n2 n1 U2U1升压变压器2、n2 n1 U2 U1降压变压器高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感变压器原、副线圈电流与匝数的关系理论推导理想变压器输入功率等于输出功率即即:U1I1=U2I2P入入=P出出理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感理想变压器的规律变压器各量的制约关系理想变压器的规律 U1决定决定 U2电压关系：电压关系：I2 决定决定 I1 P出出决定决定P入入功率关系：功率关系：P入入=P出出电流关系：电流关系：高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感有多个副线圈的理想变压器的电压与匝数的关系理论推导原、副线圈中通过的磁通量始终相同原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：因此产生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有:一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：多匝线圈的理想变压器的电压与匝数的关系n1 1n2 2n3 3U1 1U2 2U3 3高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：把把 和和 代入上式得代入上式得多匝线圈的理想变压器的电流与匝数的关系n1 1n2 2n3 3U1 1U2 2U3 3有多个副线圈的理想变压器的电流与匝数的关系1.自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器自耦变压器的原副线圈共用一个线圈高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感几种常见的变压器自耦变压器 A电流互感器电压互感器V 使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感几种常见的变压器互感器高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感变压器的能量转化高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感科学漫步1 1如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n n1 1:n:n2 2=4:1=4:1，当导线在平行导轨上匀速切，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表割磁感线时，电流表A A1 1的示数是的示数是12mA12mA，则副线圈中电流表，则副线圈中电流表A A2 2的示数是的示数是()A A3mA3mAB B48mA48mAC C零零D D与与R R阻值有关阻值有关C高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感2 2手机无线充电是比较新颖的充电方式如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压手机无线充电是比较新颖的充电方式如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量当充电基座上的送电线圈（原线圈）两端接上正弦式交变电压后，就会在邻近的量当充电基座上的送电线圈（原线圈）两端接上正弦式交变电压后，就会在邻近的受电线圈（副线圈）中产生感应电动势，最终实现为手机电池充电则受电线圈（副受电线圈（副线圈）中产生感应电动势，最终实现为手机电池充电则受电线圈（副线圈）中产生的感应电动势（）线圈）中产生的感应电动势（）A A恒定不变恒定不变B B周期性变化周期性变化C C大小不变、极性不断变化大小不变、极性不断变化D D极性不变、大小不断变化极性不变、大小不断变化B高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感3 3如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为n n1 1:n:n2 2，副线圈接一个阻值为，副线圈接一个阻值为R R的电阻，则下列说法正确的是（）的电阻，则下列说法正确的是（）A A若若abab之间接电压恒定的电源且电压为之间接电压恒定的电源且电压为U U，则，则R R中的电流为中的电流为B B若若abab之间接交流电源且电压为之间接交流电源且电压为U U，则原线圈中的电流为，则原线圈中的电流为C C若若abab之间接交流电源且电压为之间接交流电源且电压为U U，增大，增大n n2 2，则副线圈的输出功率将增大，则副线圈的输出功率将增大D D若若abab之间接交流电源且电压为之间接交流电源且电压为U U，增大，增大R R，则原线圈输入功率将增大，则原线圈输入功率将增大C高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感4 4如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1212，副线圈电路中接有灯泡，灯，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为泡的额定电压为220V220V，额定功率为，额定功率为22W22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开，原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用关，灯泡正常发光。若用U U和和I I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）A AB BC C原副线圈电流之比为原副线圈电流之比为1212D D原线圈输入功率为原线圈输入功率为22W22WD高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感5 5如图（如图（a a）所示，理想变压器原副线圈匝数比为）所示，理想变压器原副线圈匝数比为11:111:1，副线圈与理想电流表理想电，副线圈与理想电流表理想电压表以及负载电阻压表以及负载电阻R R连接成闭合回路，连接成闭合回路，R R两端电压随时间变化规律如图（两端电压随时间变化规律如图（b b）所示。原线）所示。原线圈输入电压为圈输入电压为U U0 0的交变电流，负载电阻的交变电流，负载电阻R=20R=20，下列说法中正确的是（）。，下列说法中正确的是（）。A A变压器输入电压的最大值是变压器输入电压的最大值是B B电流表的示数为电流表的示数为C C原线圈输入交流电的频率是原线圈输入交流电的频率是50Hz50HzD D变压器的输入功率是变压器的输入功率是10W10WA高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感6 6如图所示，理想变压器的原线圈接在如图所示，理想变压器的原线圈接在 的交流电源上，副线圈接有的交流电源上，副线圈接有R=55 R=55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2121，电流表、电压表均为理想电表。下，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）列说法正确的是（）A A原线圈的输入功率为原线圈的输入功率为B B电流表的读数为电流表的读数为1 A1 AC C电压表的读数为电压表的读数为 D D副线圈输出交流电的周期为副线圈输出交流电的周期为50s50sB高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感7 7自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为22002200匝；原线圈为匝；原线圈为11001100匝，接在有效值为匝，接在有效值为220V220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载时，负载R R上的功率为上的功率为2.2 kW2.2 kW。设此时原线圈中电流有效值为。设此时原线圈中电流有效值为I1I1，负载两端电压的有效，负载两端电压的有效值为值为U2U2，且变压器是理想的，则，且变压器是理想的，则U2U2和和I1I1分别约为（）分别约为（）A A440V440V和和5.3A5.3AB B440V440V和和10A10AC C240V240V和和5.3A5.3AD D240V240V和和10A10AB高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感8 8理想变压器原线圈为理想变压器原线圈为15001500匝，副线圈为匝，副线圈为500500匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电阻阻R R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（），当变压器正常工作时，原、副线圈中（）A A电流频率之比为电流频率之比为3 3：1 1B B电压之比为电压之比为3 3：1 1C C电流之比为电流之比为3 3：1 1D D功率之比为功率之比为1 1：1 1BD高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感9 9如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A A、B B两端。已知变压器原线圈两端。已知变压器原线圈和副线和副线圈圈的匝数比为的匝数比为5:15:1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R=1R=1，其他各处，其他各处电阻不计。下列说法正确的是（）电阻不计。下列说法正确的是（）A A在在t=0.1st=0.1s和和0.3s0.3s时，穿过线圈的磁通量最大时，穿过线圈的磁通量最大B B线圈转动的角速度为线圈转动的角速度为5rad/s5rad/sC C电压表的示数为电压表的示数为2.83V2.83VD D电流表的示数为电流表的示数为0.40A0.40ABD高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感1010如图所示是理想变压器的示意图，副线圈有一抽头如图所示是理想变压器的示意图，副线圈有一抽头M M，原线圈接交流电。第一次把，原线圈接交流电。第一次把灯泡灯泡A A（12V12V、12W12W）接在）接在PNPN之间，灯泡之间，灯泡A A恰好正常发光；第二次把灯泡恰好正常发光；第二次把灯泡B B（6V6V、12W12W）接）接在在PMPM之间，灯泡之间，灯泡B B恰好正常发光。对于这两次接法，下列判断正确的是恰好正常发光。对于这两次接法，下列判断正确的是（）A A副线圈副线圈PNPN和和PMPM两部分的匝数之比是两部分的匝数之比是2:12:1B B副线圈分别接副线圈分别接A A、B B灯泡时，通过原线圈的电流之比是灯泡时，通过原线圈的电流之比是1:11:1C C副线圈分别接副线圈分别接A A、B B灯泡时，原线圈的输入功率之比是灯泡时，原线圈的输入功率之比是2:12:1D D副线圈分别接副线圈分别接A A、B B灯泡时，穿过原线圈磁通量变化率的最大值之比为灯泡时，穿过原线圈磁通量变化率的最大值之比为1:21:2AB高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感