高中物理鲁科版选修32第4课变压器课件

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1、第第2 2节变压器节变压器高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器1 1了解变压器的构造，理解变压器的工作原理了解变压器的构造，理解变压器的工作原理2 2理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题决实际问题3 3了解自耦变压器的工作原理了解自耦变压器的工作原理高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器互感互感 交变电流交变电流 高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器匝数之比匝数之比 低低 高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器连续调节连续调节 高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器一、变压器的原理一、变压器的原理1 1变压器的结构变压器的结构如图如图

2、4 42 21 1所示为变压器的示意图和变压器在电路图中所示为变压器的示意图和变压器在电路图中的符号的符号高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器(1)(1)变压器的构造：变压器的构造：闭合铁芯，原线圈闭合铁芯，原线圈( (匝数用匝数用n n1 1表示表示) )、副线圈、副线圈( (匝数用匝数用n n2 2表示表示) )，输入电压是输入电压是U U1 1，输出电压是，输出电压是U U2 2，两个线圈都绕在叠合而成，两个线圈都绕在叠合而成的硅钢片上，硅钢片都涂有绝缘漆的硅钢片上，硅钢片都涂有绝缘漆(2)(2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做初级线圈原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做初级线圈

3、(3)(3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做次级线圈副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做次级线圈高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器2 2变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的变压原理是电磁感应变压器的变压原理是电磁感应当原线圈加上交流电时，原线圈中就有交变电流，它在铁当原线圈加上交流电时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原副线圈中都产生感应电动势如芯中产生交变的磁通量，在原副线圈中都产生感应电动势如果副线圈是闭合的，则副线圈中将有交变的感应电流，它也在果副线圈是闭合的，则副线圈中将有交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动铁芯

4、中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连势由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈磁通量转换方，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈磁通量转换方式为：原线圈电能式为：原线圈电能磁场能磁场能副线圈电能副线圈电能高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器特别提醒特别提醒理想变压器应具备的条件理想变压器应具备的条件1 1原副线圈没有电阻原副线圈没有电阻2 2无磁通量漏失无磁通量漏失3 3铁芯不发热铁芯不发热高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器(4)(4)当当n n2 2n n1 1时，时，U

5、U2 2U U1 1，这种变压器使电压升高，叫升压，这种变压器使电压升高，叫升压变压器变压器当当n n2 2n n1 1时，时，U U2 2U U1 1，这种变压器使电压降低，叫降压变压，这种变压器使电压降低，叫降压变压器器2 2理想变压器原、副线圈的功率关系理想变压器原、副线圈的功率关系根据能量守恒，理想变压器工作时，它的输入功率等于输根据能量守恒，理想变压器工作时，它的输入功率等于输出功率，即出功率，即P P入入P P出出，P P入入随随P P出出的增大而增大的增大而增大高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器三、自耦变压器三、自耦变压器如图如图4 42 22 2所示，铁芯上只绕一个线圈，低压

6、线圈是高所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用压变压器使用高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器教材资料分析教材资料分析迷你实验室迷你实验室变压器铁芯的导磁作用变压器铁芯的导磁作用准备可拆变压器、低压交流电源、小灯泡及导线若干准备可拆变压器、低压交流电源、小灯泡及导线若干如图如图4 41313所示，去掉可拆变压器上压紧横条的胶木螺钉所示，去掉可拆变压器上压紧横条的胶木螺钉，并将横条放在，并将横条放在形铁芯的形铁芯的A A侧上侧上高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器变压器左边绕组

7、接变压器左边绕组接12 V12 V低压交流电源，右边绕组接一个额低压交流电源，右边绕组接一个额定电压为定电压为3 36 V6 V的小灯泡观察小灯泡的亮度的小灯泡观察小灯泡的亮度把横条慢慢推向把横条慢慢推向B B，直至与，直至与B B完全闭合，观察在此过程中小完全闭合，观察在此过程中小灯泡变亮还是变暗灯泡变亮还是变暗你能解释观察到的现象吗？你能解释观察到的现象吗？点拨点拨当横条慢慢推向当横条慢慢推向B B的过程中，小灯泡逐渐变亮，当的过程中，小灯泡逐渐变亮，当与与B B完全闭合时，小灯泡最亮这是因为横条的存在使大部分磁完全闭合时，小灯泡最亮这是因为横条的存在使大部分磁感线通过横条与感线通过横条与

8、B B构成回路，横条离构成回路，横条离B B越近，穿过横条与越近，穿过横条与B B的磁感的磁感线的条数越多，当横条与线的条数越多，当横条与B B闭合后，几乎所有的磁感线都通过横闭合后，几乎所有的磁感线都通过横条与条与B B形成闭合回路使通过形成闭合回路使通过B B的磁通量变化率增大，的磁通量变化率增大，B B线圈产生线圈产生的感应电动势也增大，故小灯泡逐渐变亮直至形成回路时小的感应电动势也增大，故小灯泡逐渐变亮直至形成回路时小灯泡最亮灯泡最亮高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器迷你实验室迷你实验室定性探究变压器电压与匝数的关系定性探究变压器电压与匝数的关系如图如图4 41616所示，将可拆变压

9、器的横条和一组匝数较少所示，将可拆变压器的横条和一组匝数较少( (如如左边左边) )的绕组取出，再把连接好灯座的较长导线的绕组取出，再把连接好灯座的较长导线( (约约5 m)5 m)套入铁套入铁芯的左边芯的左边高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器(1)(1)将长导线按顺时针方向一匝一匝地绕在铁芯的左边，将长导线按顺时针方向一匝一匝地绕在铁芯的左边，边绕边观察小灯泡的发光情况边绕边观察小灯泡的发光情况(2)(2)待小灯泡发出耀眼的强光后，再按逆时针方向一匝一待小灯泡发出耀眼的强光后，再按逆时针方向一匝一匝地退出铁芯，边退边观察小灯泡的发光情况匝地退出铁芯，边退边观察小灯泡的发光情况观察到的实验现

10、象是：观察到的实验现象是：_._.得出的结论是：得出的结论是：_._.点拨点拨观察到的实验现象：随着绕在铁芯上的线圈匝数的观察到的实验现象：随着绕在铁芯上的线圈匝数的增大，灯泡逐渐变亮，随着匝数的减少，灯泡越来越暗增大，灯泡逐渐变亮，随着匝数的减少，灯泡越来越暗得出的结论：线圈的电动势随着匝数的增多而增大，随着得出的结论：线圈的电动势随着匝数的增多而增大，随着匝数的减少而降低匝数的减少而降低高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器答案答案C C高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器【变式变式1 1】 一台理想变压器，其原线圈一台理想变压器，其原线圈2 2002 2

11、00匝，副线圈匝，副线圈440440匝，并接一个匝，并接一个100 100 的负载电阻，如图的负载电阻，如图4 42 24 4所示所示(1)(1)当原线圈接在当原线圈接在44 V44 V直流电源上时，电压表示数为直流电源上时，电压表示数为_V_V，电流表示数为，电流表示数为_A._A.(2)(2)当原线圈接在当原线圈接在220 V220 V交流电源上时，电压表示数为交流电源上时，电压表示数为_V_V，电流表示数为，电流表示数为_A_A此时输入功率为此时输入功率为_W_W，变压器效率为，变压器效率为_高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器答案答案(1)0(1)00 0(2)44(2)440.440

12、.4419.3619.36100%100%高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器【典例典例2 2】 如图如图4 42 25 5所示，一台有两个副线圈的变压所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数器，原线圈匝数n n1 11 1001 100匝接入电压匝接入电压U U1 1220 V220 V的电路中的电路中(1)(1)要求在两个副线圈上分别得到电压要求在两个副线圈上分别得到电压U U2 26 V6 V，U U3 3110 V110 V，它们的匝数，它们的匝数n n2 2，n n3 3分别为多少？分别为多少？(2)(2)若在两副线圈上分别接上若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W6 V 20

13、W”“110 V 60 W110 V 60 W”的的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？两个用电器，原线圈的输入电流为多少？高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器答案答案(1)30(1)30匝匝550550匝匝(2)0.36 A(2)0.36 A借题发挥借题发挥多绕组变压器中，原、副线圈间电压与匝数的多绕组变压器中，原、副线圈间电压与匝数的关系仍成立；但电流与匝数的关系不成立可以借助关系仍成立；但电流与匝数的关系不成立可以借助P P入入P P出出，即即U U1 1I I1 1U U2 2I I2 2U U3 3I I3 3分析问题分析问题高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器【变式变式2 2】 如

14、图如图4 42 26 6所示，理想变压器三个线圈的匝所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为数之比为n n1 1n n2 2n n3 310105 51 1，其中，其中n n1 1接到接到220 V220 V的交流电源的交流电源上，上，n n2 2和和n n3 3分别与电阻分别与电阻R R2 2、R R3 3组成闭合回路已知通过电阻组成闭合回路已知通过电阻R R3 3的的电流电流I I3 32 A2 A，电阻，电阻R R2 2110 110 ，求通过电阻，求通过电阻R R2 2的电流的电流I I2 2和通过和通过原线圈的电流原线圈的电流I I1 1. .高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器答案答案

15、1 A1 A0.7 A0.7 A高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器【典例典例3 3】 如图如图4 42 27 7所示为一理想变压器，所示为一理想变压器，K K为单刀双为单刀双掷开关，掷开关，P P为滑动变阻器的滑动触头，为滑动变阻器的滑动触头，U U1 1为加在原线圈的电压，为加在原线圈的电压，则则( () )A A保持保持U U1 1及及P P的位置不变，的位置不变，K K由由a a合到合到b b时，时，I I1 1将增大将增大B B保持保持P P的位置及的位置及U U1 1不变，不变，K K由由b b合到合到a a时，时，R R消耗功率将减消耗功率将减小小C C保持保持U U1 1不变，

16、不变，K K合在合在a a处，使处，使P P上滑，上滑，I I1 1将增大将增大D D保持保持P P 的位置不变，的位置不变，K K合在合在a a处，若处，若U U1 1增大，增大，I I1 1将增大将增大高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器借题发挥借题发挥(1)(1)对于电压的大小，条件充分时只需根据原对于电压的大小，条件充分时只需根据原线圈电压及原、副线圈的匝数确定线圈电压及原、副线圈的匝数确定(2)(2)P P1 1、P P2 2、I I1 1、I I2 2的判断往往都与的判断往往都与R R的大小有关，对的大小有关，对P P1 1、I I1 1的确定，需从的确定，需从P P2 2、I I

17、2 2入手入手(3)(3)各物理量的制约关系：在变压比一定时，当输入电压各物理量的制约关系：在变压比一定时，当输入电压一定，则输出电压一定，当负载变化时，输出电流变化，输出一定，则输出电压一定，当负载变化时，输出电流变化，输出功率变化，故输入电流，输入功率也相应变化功率变化，故输入电流，输入功率也相应变化高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器【变式变式3 3】 一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R R. .设原线圈的电流为设原线圈的电流为I I1 1，输入功率为，输入功率为P P1

18、1，副线圈的电流为，副线圈的电流为I I2 2，输出功率为，输出功率为P P2 2，当，当R R增大增大时时( () )A AI I1 1减小，减小，P P1 1增大增大 B BI I1 1减小，减小，P P1 1减小减小C CI I2 2增大，增大，P P2 2减小减小 D DI I2 2增大，增大，P P2 2增大增大答案答案B B 高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器变压器的基本规律变压器的基本规律1.1.某变电站用原、副线圈匝数比为某变电站用原、副线圈匝数比为n n1 1n n2 2的变压器，将远的变压器，将远距离输送的电能送给用户，如图距离输送的电能送给用户，如图4 42 28 8所

19、示，将变压器看作理所示，将变压器看作理想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是( () )A A原、副线圈电压比为原、副线圈电压比为n n2 2n n1 1B B原、副线圈电流比为原、副线圈电流比为n n1 1n n2 2C C原、副线圈电压比为原、副线圈电压比为n n1 1n n2 2D D变压器的输入功率与输出功率的比为变压器的输入功率与输出功率的比为n n1 1n n2 2高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器解析解析电压之比等于匝数之比，理想变压器输入功率等于电压之比等于匝数之比，理想变压器输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比

20、的反比，即等于线圈匝输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比，即等于线圈匝数之比的反比数之比的反比答案答案C C高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器多绕组变压器多绕组变压器2. 2. 如图如图4 42 29 9所示，理想变压器铁芯上绕有所示，理想变压器铁芯上绕有A A、B B、C C三三个线圈，匝数比为个线圈，匝数比为n nA An nB Bn nC C421421，在线圈，在线圈B B和和C C的两端各的两端各接一个相同的电阻接一个相同的电阻R R，当线圈，当线圈A A与交流电源连通时，交流电流表与交流电源连通时，交流电流表A A2 2的示数为的示数为I I0 0，则交流电表，则交流电表A

21、A1 1的读数为的读数为_I I0 0. .高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器答案答案0.6250.625高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器答案答案BCBC高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器4.4.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡的灯泡L L1 1、L L2 2，电路中分别接了理想交流电压表，电路中分别接了理想交流电压表V V1 1、V V2 2和理想交和理想交流电流表流电流表A A1 1、A A2 2，导线电阻

22、不计，如图，导线电阻不计，如图4 42 21111所示当开关所示当开关S S闭合后闭合后( () )A AA A1 1示数变大，示数变大，A A1 1与与A A2 2示数的比值不变示数的比值不变B BA A1 1示数变大，示数变大，A A1 1与与A A2 2示数的比值变大示数的比值变大C CV V2 2示数变小，示数变小，V V1 1与与V V2 2示数的比值变大示数的比值变大D DV V2 2示数不变，示数不变，V V1 1与与V V2 2示数的比值不变示数的比值不变高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器解析解析电源电压有效值不变，所以电源电压有效值不变，所以V V1 1示数不变，原、副线示

23、数不变，原、副线圈的电压之比等于匝数之比，匝数之比不变，故圈的电压之比等于匝数之比，匝数之比不变，故V V2 2示数不变，示数不变，V V1 1与与V V2 2示数的比值也不变，所以示数的比值也不变，所以C C错误，错误，D D正确；当开关正确；当开关S S闭合后，闭合后，副线圈电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电路中副线圈电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电路中的电流增大，的电流增大，A A2 2的示数增大，原、副线圈的电流之比等于匝数的示数增大，原、副线圈的电流之比等于匝数反比，匝数之比不变，反比，匝数之比不变，A A1 1与与A A2 2示数的比值不变，示数的比值不变，A A1 1的示数也增大的示数也增大，所以，所以A A正确，正确，B B错误错误答案答案AD AD 高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器单击此处进入单击此处进入 活页规范训练活页规范训练高中物理鲁科版选修3-2第4课变压器