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人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器课文内容课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器课文内容课件ppt，共21页。
1.构造变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的,一个线圈与① 电源 连接,叫作原线圈,也叫初级线圈;另一个线圈与② 连接,叫作副线圈,也叫次 级线圈。两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠压 而成。变压器是用来改变交流电压的装置,变压器的构造示意图及电路图中的符 号分别如图甲、乙所示。
2.工作原理变压器的变压原理是③ 。如图所示,当原线圈上加交流电压U1时,原线 圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁场,在原、副线圈中都要产生感应电 动势。如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流。原、副线圈间 虽然不相连,电能却可以通过④ 从原线圈传递到副线圈。其能量转化方式 为:原线圈的⑤ →磁场能→副线圈的⑥ 。
1.概念:没有能量损耗的变压器叫理想变压器,它也是一种理想化的模型。
2.基本关系:(只有一个副线圈时)(1)电压关系: =⑦ 。(2)电流关系: =⑧ 。(3)功率关系:P1=P2(即U1I1=U2I2)。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.变压器能改变交变电流的电压,不能改变交变电流的频率。 ( )2.理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和 频率。 ( )
3.互感现象是变压器的工作基础,变压器工作时有能量损失,变压器的输出功率与 输入功率之比叫作变压器的效率,理想变压器的效率为100%。 ( )
4. = 适用于任何理想变压器。 ( )
5. = 适用于任何理想变压器。 ( )
6.原线圈的电压不随副线圈的输出电流的变化而变化。 ( )
1 |理想变压器的原理及基本关系
情境 手机已经成为第一大通信工具,手指轻轻一按就可以实现“天涯若比邻”, 而随着5G网络和智能手机的普及,手机能使人随时把整个互联网都尽收掌中。手 机给我们的生活提供了很多便利,因此手机也成了生活中的必备物品。其实除了 手机,我们还离不开另外一种重要工具——充电器。你知道充电器的工作原理吗? 充电器内部含有小型变压器,如图乙所示,其内部简化电路图如图丙所示。
1.当某变压器(可视为理想变压器)原线圈两端接220 V交流电时,副线圈两端输出5 V交流电,则该变压器正常工作时原、副线圈的匝数比是多少?
2.如图乙所示,哪一端与手机相连?a、b,c、d端哪一端的导线粗?
提示:c、d端与手机相连,c、d端导线粗。手机充电器内部的变压器是降压变压器, 降压变压器副线圈两端的电压小,通过的电流大,应该用粗导线绕制。
3.如图丙所示,原、副线圈的匝数比为22∶1,若原线圈中输入的电压为u=220 sin 314t(V),该电路正常工作时手机电源获得的电压是多少?
4.若其中一个二极管烧坏不能通电,另一个还能工作,此时手机电源获得的电压又 为多少?
基本关系(1)电压关系对于理想变压器,原、副线圈两端的电压满足 = 。对于有多个副线圈的变压器,电压与线圈匝数成正比依然成立,即 = = =…当n2>n1时,U2>U1,这种变压器使电压升高,是升压变压器。当n2
易错警示 变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的 关系,对于某时刻的瞬时值不成立。
制约关系(1)电压制约输入电压U1决定输出电压U2。当变压器原、副线圈的匝数比 一定时,输出电压U2由输入电压U1决定,即U2= 。(2)电流制约输出电流I2决定输入电流I1。当变压器原、副线圈的匝数比 一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1= 。而变压器副线圈中的电流I2由负载及电压U2确定,I2= 。
(3)功率制约①变压器副线圈中的功率P2由负载决定,P2= + +…。②输入功率P入=P2,即变压器的输入功率是由输出功率决定的。
(多选)如图所示,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变 电源上。闭合开关S后,用电器正常工作【1】,交流电压表和交流电流表(均为理想电 表)的示数分别为220 V和2.2 A【2】。以下判断正确的是 ( )
A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3
信息提取 【1】用电器正常工作,额定电压为60 V,即副线圈两端电压为60 V。【2】原线圈两端电压有效值为220 V,副线圈中电流有效值为2.2 A。
思路分析 理想变压器原线圈输入功率等于副线圈需要的功率,即用电器消耗的 功率【3】。利用 = 【4】和 = 【5】计算原、副线圈的匝数比和通过原线圈的电 流。
解析 变压器的输入功率P1=P2=I2U2=2.2×60 W=132 W(由【1】【2】【3】得到), 选项A错误;由 = 得 = = = (由【1】【2】【4】得到),选项D正确;由 = 得I1= I2= ×2.2 A=0.6 A(由【2】【5】得到),选项B正确;根据I= 得通过副线圈的电流的最大值I2m= I2= A,选项C错误。
2 |变压器的动态分析问题
负载电阻发生变化的情况(如图所示) (1)根据 = 可知,不论负载电阻R如何变化,U2都不变;(2)因输出电流I2决定输入电流I1,当I2变化时,将引起I1发生变化;(3)I2变化引起P2变化,因P1=P2,P1随之发生变化。
负载电阻不变的情况(原线圈电压不变,匝数比发生变化,如图所示) (1)根据 = 可知,U2将随匝数比发生变化;(2)R不变,U2改变,则I2发生变化;(3)根据P2= 知P2发生变化,根据P1=P2知,P1随之发生变化,因P1=U1I1且U1不变,故I1随之发生变化。
动态问题的分析思路U1 U2 I2 I1 P1
3 |几种常见的变压器
自耦变压器图甲所示是自耦变压器的示意图,这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。 如果把整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压;如果把线 圈的一部分作为原线圈,整个线圈作为副线圈,就可以升高电压。 调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形 的铁芯上,A、B之间加上输入电压U1,移动滑动触头P的位置,就可以调节输出电压 U2。
1.构造变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的,一个线圈与① 电源 连接,叫作原线圈,也叫初级线圈;另一个线圈与② 连接,叫作副线圈,也叫次 级线圈。两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠压 而成。变压器是用来改变交流电压的装置,变压器的构造示意图及电路图中的符 号分别如图甲、乙所示。
2.工作原理变压器的变压原理是③ 。如图所示,当原线圈上加交流电压U1时,原线 圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁场,在原、副线圈中都要产生感应电 动势。如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流。原、副线圈间 虽然不相连,电能却可以通过④ 从原线圈传递到副线圈。其能量转化方式 为:原线圈的⑤ →磁场能→副线圈的⑥ 。
1.概念:没有能量损耗的变压器叫理想变压器,它也是一种理想化的模型。
2.基本关系:(只有一个副线圈时)(1)电压关系: =⑦ 。(2)电流关系: =⑧ 。(3)功率关系:P1=P2(即U1I1=U2I2)。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.变压器能改变交变电流的电压,不能改变交变电流的频率。 ( )2.理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和 频率。 ( )
3.互感现象是变压器的工作基础,变压器工作时有能量损失,变压器的输出功率与 输入功率之比叫作变压器的效率,理想变压器的效率为100%。 ( )
4. = 适用于任何理想变压器。 ( )
5. = 适用于任何理想变压器。 ( )
6.原线圈的电压不随副线圈的输出电流的变化而变化。 ( )
1 |理想变压器的原理及基本关系
情境 手机已经成为第一大通信工具,手指轻轻一按就可以实现“天涯若比邻”, 而随着5G网络和智能手机的普及,手机能使人随时把整个互联网都尽收掌中。手 机给我们的生活提供了很多便利,因此手机也成了生活中的必备物品。其实除了 手机,我们还离不开另外一种重要工具——充电器。你知道充电器的工作原理吗? 充电器内部含有小型变压器,如图乙所示,其内部简化电路图如图丙所示。
1.当某变压器(可视为理想变压器)原线圈两端接220 V交流电时,副线圈两端输出5 V交流电,则该变压器正常工作时原、副线圈的匝数比是多少?
2.如图乙所示,哪一端与手机相连?a、b,c、d端哪一端的导线粗?
提示:c、d端与手机相连,c、d端导线粗。手机充电器内部的变压器是降压变压器, 降压变压器副线圈两端的电压小,通过的电流大,应该用粗导线绕制。
3.如图丙所示,原、副线圈的匝数比为22∶1,若原线圈中输入的电压为u=220 sin 314t(V),该电路正常工作时手机电源获得的电压是多少?
4.若其中一个二极管烧坏不能通电,另一个还能工作,此时手机电源获得的电压又 为多少?
基本关系(1)电压关系对于理想变压器,原、副线圈两端的电压满足 = 。对于有多个副线圈的变压器,电压与线圈匝数成正比依然成立,即 = = =…当n2>n1时,U2>U1,这种变压器使电压升高,是升压变压器。当n2
易错警示 变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的 关系,对于某时刻的瞬时值不成立。
制约关系(1)电压制约输入电压U1决定输出电压U2。当变压器原、副线圈的匝数比 一定时,输出电压U2由输入电压U1决定,即U2= 。(2)电流制约输出电流I2决定输入电流I1。当变压器原、副线圈的匝数比 一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1= 。而变压器副线圈中的电流I2由负载及电压U2确定,I2= 。
(3)功率制约①变压器副线圈中的功率P2由负载决定,P2= + +…。②输入功率P入=P2,即变压器的输入功率是由输出功率决定的。
(多选)如图所示,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变 电源上。闭合开关S后,用电器正常工作【1】,交流电压表和交流电流表(均为理想电 表)的示数分别为220 V和2.2 A【2】。以下判断正确的是 ( )
A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3
信息提取 【1】用电器正常工作,额定电压为60 V,即副线圈两端电压为60 V。【2】原线圈两端电压有效值为220 V,副线圈中电流有效值为2.2 A。
思路分析 理想变压器原线圈输入功率等于副线圈需要的功率,即用电器消耗的 功率【3】。利用 = 【4】和 = 【5】计算原、副线圈的匝数比和通过原线圈的电 流。
解析 变压器的输入功率P1=P2=I2U2=2.2×60 W=132 W(由【1】【2】【3】得到), 选项A错误;由 = 得 = = = (由【1】【2】【4】得到),选项D正确;由 = 得I1= I2= ×2.2 A=0.6 A(由【2】【5】得到),选项B正确;根据I= 得通过副线圈的电流的最大值I2m= I2= A,选项C错误。
2 |变压器的动态分析问题
负载电阻发生变化的情况(如图所示) (1)根据 = 可知,不论负载电阻R如何变化,U2都不变;(2)因输出电流I2决定输入电流I1,当I2变化时,将引起I1发生变化;(3)I2变化引起P2变化,因P1=P2,P1随之发生变化。
负载电阻不变的情况(原线圈电压不变,匝数比发生变化,如图所示) (1)根据 = 可知,U2将随匝数比发生变化;(2)R不变,U2改变,则I2发生变化;(3)根据P2= 知P2发生变化,根据P1=P2知,P1随之发生变化,因P1=U1I1且U1不变,故I1随之发生变化。
动态问题的分析思路U1 U2 I2 I1 P1
3 |几种常见的变压器
自耦变压器图甲所示是自耦变压器的示意图,这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。 如果把整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压;如果把线 圈的一部分作为原线圈,整个线圈作为副线圈,就可以升高电压。 调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形 的铁芯上,A、B之间加上输入电压U1,移动滑动触头P的位置,就可以调节输出电压 U2。
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