（新課標(biāo)）2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 電磁感應(yīng)及其應(yīng)用 3.2 交變電流 3.2.3 變壓器課件 新人教版選修3-2.ppt

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3 2 3變壓器 一 變壓器的原理1 變壓器的構(gòu)造由 和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成 如圖1所示 圖1 1 原線圈 與 連接的線圈 也叫 2 副線圈 與負(fù)載連接的線圈 也叫 閉合鐵芯 交流電源 初級(jí)線圈 次級(jí)線圈 2 變壓器的工作原理變壓器工作的基礎(chǔ)是 現(xiàn)象 電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)不僅穿過(guò)原線圈 也同時(shí)穿過(guò) 線圈 由于電流的大小 方向在不斷變化 鐵芯中的磁場(chǎng)也在不斷變化 變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生 3 作用改變交變電流的電壓 選填 改變 不改變 交流電的周期和頻率 互感 副 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 不改變 思考判斷 1 變壓器是利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能向磁場(chǎng)能再到電能的轉(zhuǎn)化 2 恒定電流接入變壓器后也可發(fā)生互感現(xiàn)象 也可起到變壓作用 3 在理想變壓器中原 副線圈的磁通量的變化率是一致的 4 理想變壓器可以改變交變電流的頻率 5 電流通過(guò)鐵芯從原線圈流到副線圈 二 電壓與匝數(shù)的關(guān)系1 理想變壓器 沒(méi)有 的變壓器 3 兩類變壓器 1 副線圈電壓比原線圈電壓低的變壓器叫 變壓器 2 副線圈電壓比原線圈電壓高的變壓器叫 變壓器 4 應(yīng)用 1 遠(yuǎn)距離輸電中 升壓和降壓后提供給用戶 2 滿足各種不同電壓要求的用電設(shè)備 能量損失 匝數(shù) 降壓 升壓 思考判斷 1 我們所用的比較好的變壓器就是理想變壓器 2 理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等 3 輸入交變電流的頻率越高 輸出交變電流的電壓就越高 4 變壓器能改變所有交變電流的電壓 5 我們可以根據(jù)變壓器線圈導(dǎo)線的粗細(xì)判斷其匝數(shù)的多少 理想變壓器的工作原理及規(guī)律 1 理想變壓器的特點(diǎn) 1 變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)漏磁 無(wú)發(fā)熱損失 2 原副線圈不計(jì)內(nèi)阻 即無(wú)能量損失 要點(diǎn)歸納 4 功率關(guān)系 對(duì)于理想變壓器 不考慮能量損失 有P入 P出 6 變壓器的分類圖2 易錯(cuò)提醒 1 變壓器只能改變交變電流的電壓不能在直流電路中使用 2 原 副線圈的電壓 電流發(fā)生變化 而頻率不變 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 通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B 穿過(guò)原 副線圈的磁通量在任何時(shí)候都不相等C 穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D 原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈 精典示例 解析通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的 由于面積S不變 故磁通量變化 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 因鐵芯是閉合的 沒(méi)有漏磁 原 副線圈的磁通量總相等 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由于通過(guò)副線圈的磁通量發(fā)生變化 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 在副線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 故選項(xiàng)C正確 原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為副線圈中的電能 原 副線圈通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系在一起 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案C 圖3 答案B 1 電壓表 電流表示數(shù)均為有效值 2 理想變壓器P入 P出 3 變壓器不改變頻率 即原 副線圈交變電流頻率相等 圖4 答案D 理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析 1 理想變壓器的制約條件 要點(diǎn)歸納 1 理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時(shí)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 2 可以把理想變壓器的副線圈看作給用戶供電的無(wú)阻電源 對(duì)負(fù)載電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí) 可以參照直流電路動(dòng)態(tài)分析的方法 例3 如圖5所示 理想變壓器原線圈接在交流電源上 圖中各電表均為理想電表 下列說(shuō)法正確的是 圖5 答案B 動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析思路 針對(duì)訓(xùn)練2 多選 如圖6所示 理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表 副線圈匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q來(lái)調(diào)節(jié) 在副線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 在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電 則 圖6A 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 答案BC 1 自耦變壓器如圖7甲 乙所示是自耦變壓器的示意圖 這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈 如果把整個(gè)線圈作原線圈 副線圈只取線圈的一部分 就可以降低電壓 如果把線圈的一部分作原線圈 整個(gè)線圈作副線圈 就可以升高電壓 圖7 幾種常見(jiàn)的變壓器 要點(diǎn)歸納 調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器 它的構(gòu)造如圖丙所示 線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上 AB之間加上輸入電壓U1 移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2 2 互感器交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍 不能直接測(cè)量高電壓和大電流 互感器是利用變壓器的原理來(lái)測(cè)量高電壓或大電流的儀器 1 電壓互感器 實(shí)質(zhì)是降壓變壓器 可以把高電壓變成低電壓 如圖8所示 圖8 2 電流互感器 實(shí)質(zhì)是升壓變壓器 可以把大電流變成小電流 如圖9所示 圖9 例4 普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流 通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接 如圖10中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少 工作時(shí)電流為Iab cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多 工作時(shí)電流為Icd 為了使電流表能正常工作 則 圖10A ab接MN cd接PQ Iab IcdB ab接MN cd接PQ Iab IcdC ab接PQ cd接MN Iab IcdD ab接PQ cd接MN Iab Icd 精典示例 解析電流互感器ab一側(cè)線圈匝數(shù)比cd一側(cè)線圈匝數(shù)少 根據(jù)電流關(guān)系得I1n1 I2n2 所以Iab Icd 電流表應(yīng)接在電流較小的一側(cè) 故選項(xiàng)B正確 答案B 針對(duì)訓(xùn)練3 自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈 原 副線圈都只取該線圈的某部分 一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖11所示 其副線圈匝數(shù)可調(diào) 已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝 原線圈為1100匝 接在有效值為220V的交流電源上 當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí) 負(fù)載R上的功率為2 0kW 設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1 負(fù)載兩端電壓的有效值為U2 且變壓器是理想的 則U2和I1分別約為 圖11A 380V和5 3AB 380V和9 1AC 240V和5 3AD 240V和9 1A 答案B 1 變壓器的工作原理 一個(gè)正常工作的理想變壓器的原 副線圈中 下列物理量不一定相等的是 A 交流的頻率B 電流的有效值C 電功率D 磁通量的變化率 解析變壓器可以改變?cè)?副線圈中的電流 因此原 副線圈中的電流不一定有相同的有效值 由于穿過(guò)原線圈的磁通量全部穿過(guò)副線圈 因而原 副線圈的磁通量變化率一定相同 變壓器的工作基礎(chǔ)是互感現(xiàn)象 副線圈中感應(yīng)的交流頻率與原線圈中交流頻率一定是相同的 理想變壓器中P入 P出 故選項(xiàng)B正確 答案B 2 變壓器的原理和規(guī)律 多選 如圖12所示 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為2 1 電池和交變電源的電動(dòng)勢(shì)都為6V 內(nèi)阻均不計(jì) 下列說(shuō)法正確的是 圖12A S與a接通的瞬間 R中無(wú)感應(yīng)電流B S與a接通穩(wěn)定后 R兩端的電壓為0C S與b接通穩(wěn)定后 R兩端的電壓為3VD S與b接通穩(wěn)定后 原 副線圈中電流的頻率之比為2 1 答案BC 圖13A 電流表的示數(shù)為2AB 原 副線圈匝數(shù)比為1 2C 電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D 原線圈中交變電壓的頻率為100Hz 答案AC 4 自耦變壓器 一自耦變壓器如圖14所示 環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈 將其接在a b間作為原線圈 通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分 接在c d間作為副線圈 在a b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí) c d間的輸出電壓為U2 在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中 圖14A U2 U1 U2降低B U2 U1 U2升高C U2 U1 U2降低D U2 U1 U2升高 靖宸 答案C