高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 变压器课堂教学ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 变压器课堂教学ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，认识变压器，闭合铁芯，交流电源，初级线圈，次级线圈，感应电动势，微思考，答案C，能量损耗等内容，欢迎下载使用。

1．构造：由____________和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示．(1)原线圈：与______________连接的线圈，也叫______________．(2)副线圈：与________连接的线圈，也叫____________．
2．原理：__________现象是变压器工作的基础．电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的_______也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生_______________．3．作用：改变交变电流的________，不改变交变电流的________和__________．
生活中的用电器一般都可以使用220 V的交流电源，但有些用电器内部会有各种变压器，这些用电器是如何正常工作的呢？如果把变压器接入直流电路，变压器能起到变压作用吗？【答案】变压器可以降低电压也可以升高电压，通过变压器得到用电器各部分所需的合适电压．变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不会引起磁通量的变化，就没有互感现象出现，变压器就起不到变压作用．
输入电压为220 V、输出电压为18 V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用表面绝缘的导线在铁芯上新绕了10匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的两端电压为1 V．按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　)A．1 100,360B．1 100,180C．2 200,180D．2 200,360
探究变压器的电压与匝数的关系
3．理想变压器原、副线圈功率关系P1________(填“>”“＝”或“<”)P2.4．两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫作_______变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫作______变压器．
变压器的两个线圈所用导线的粗细一样吗？变压器的铁芯为什么用薄硅钢片叠压而成？【答案】不一样．高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线绕制而成；低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线绕制而成．为了减少损耗，变压器的铁芯常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成．这样，涡流被限制在狭窄的薄片之中，回路的电阻很大，涡流大为减弱，从而减小了铁损．
1．铜损和铁损(1)铜损：变压器的线圈有________，电流通过时要生热，损耗一部分能量．(2)铁损：铁芯在交变磁场中反复磁化，也要损耗一部分能量使________发热．
理想变压器原、副线圈中的电流
2．理想变压器的规律(1)电压关系：____________. (2)电流关系：____________(适用于只有一个副线圈的变压器)．(3)功率关系：输入功率________输出功率．
对于一个原线圈，两个(或两个以上)副线圈的变压器，电压(电流)与匝数的关系适用吗？【答案】电压关系适用，电流关系不适用．
如图为一与电源相接的理想变压器，原线圈中的电流是I1，副线圈中的电流是I2，当副线圈中的负载电阻变小时(　　)A．I2变小，I1变小B．I2变小，I1增大C．I2增大，I1增大D．I2增大，I1变小
1．理想变压器定义：没有能量损耗的变压器．2．工作原理
例1　如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为多大？
解：导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过副线圈的磁通量变化，在副线圈上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过．
变式1　(多选)如图是一个理想变压器的示意图，在它正常工作时关于其说法正确的是(　　)A．副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的B．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能C．输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去
【答案】AB【解析】变压器的原理是原线圈的电流发生变化，从而引起副线圈中磁通量变化，产生电动势，故A正确；变压器电能的输送是电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能输送到副线圈电路中，故B正确，C、D错误．
(1)变压器不改变交变电流的周期和频率．(2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的． 理想变压器的三个特点(1)变压器铁芯内无漏磁．(2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热．(3)铁芯中不产生涡流．
1．理想变压器的基本关系式
电压、电流、功率与匝数的关系
3．对理想变压器进行动态分析的两种情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
例2　将输入电压为220 V，输出电压为6 V的理想变压器改绕成输出电压为30 V的变压器，副线圈原来是30匝，原线圈匝数不变，则副线圈新增匝数为(　　)A．120匝B．150匝C．180匝D．220匝【答案】A
变式2　某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是(　　)A．交流电的频率为10 HzB．副线圈两端电压最大值为3 VC．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
(1)理想变压器没有能量损失，所以输入功率和输出功率相等．任何实际的变压器都会有能量损失，所以理想变压器是不存在的．(2)根据变压器的电流与匝数关系，电流大的线圈匝数少，为了减小导线上的电阻发热，要求用较粗的导线绕制；电流小的线圈匝数多，要求用较细的导线绕制，故可利用导线的粗细判断线圈匝数的多少．(3)变压器的输出电压由输入电压和原、副线圈的匝数比决定，与交变电流的频率无关．
(1)变压器是依据电磁感应工作的，因此只能在交流电路中工作，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用．(2)高压电路上电压、电流都很大，无法用电表直接测量，用互感器就能实现测量大电压、大电流的目的．
类型1：常规变压器：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．类型2：自耦变压器：自耦变压器(又称调压器)，它只有一个线圈，原、副线圈共用其中的一部分作为另一个线圈，当交流电源接不同的端点时，它可以升压也可以降压，变压器的基本关系对自耦变压器同样适用，如图甲所示．
例3　如图，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，其中a、b是交流电压表或交流电流表．若高压输电线间的电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则(　　)A．b是交流电压表B．T2的原、副线圈匝数比为100∶1C．高压线路输送的电流为1 AD．高压线路输送的电功率为220 kW
【答案】A【解析】右侧的互感器原线圈并联在高压线上，b是交流电压表， A正确；若高压输电线间的电压为220 kV，副线圈交流电压表的示数为100 V，根据变压器变压公式，T2的原、副线圈匝数比为2 200∶1, B错误；T1的原、副线圈匝数比为1∶100，a是交流电流表，交流电流表的示数为1 A，根据变压器变流公式，高压线路输送的电流为100 A, C错误；高压线路输送的电功率为P＝UI＝220 kV×100 A＝22 000 kW, D错误．
例4　如图所示，M为理想变压器，原线圈直接接在电压为u＝311sin(314t) V 的正弦交流电源上，负线圈直接接上滑动变阻器作为负载．图中的电表均可视为理想电表．当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，示数发生变化的电表是(　　)A．A2 、V2B．A1 、A2C．A1 、A2 、V2D．A1 、A2 、V1 、V2
【答案】B【解析】理想变压器原线圈直接接在电压u＝311sin(314t) V的正弦交流电源上，因电表测量交流电的有效值，可知V1读数不变，根据变压器匝数比等于电压比可知，次级电压不变，即V2示数不变．当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，变压器次级电阻减小，则次级电流变大，即A2读数变大，则变压器初级电流也变大，即A1示数变大．故选B．
比较电压互感器和电流互感器
1．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，下列说法中正确的是(　　)A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝线圈的磁通量并不相等C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
【答案】D【解析】对理想变压器，无磁通量损失，因而穿过两个线圈的磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比，A、B、C错误；理想变压器可以忽略各种损耗，故输入功率等于输出功率，D正确．
2．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为(　　)A．每匝线圈中磁通量的变化率B．交变电流的频率C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D．原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势
【答案】D【解析】理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无漏磁，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故A、C不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B不符合题意，选D．
3．现用电压为380 V的正弦式交变电流给额定电压为220 V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的是(　　)
【答案】D【解析】由图可知，A、B中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D为升压变压器，电灯两端的电压要大于380 V，不可行．
4．(多选)如图所示，可调理想变压器原线圈接交流电，副线圈通过滑动触头P可改变其匝数．下列说法正确的是(　　)A．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变大B．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变小C．仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变大D．仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变小
【答案】BD【解析】仅增大电阻R时，由于匝数不变，输出电压不变，则由欧姆定律可知，通过灯泡的电流减小，故A错误，B正确；滑动触头向下滑动时，输出端匝数减小，则输出电压减小，灯泡两端的电压减小，故C错误，D正确．
5．黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．如图所示是高压电网的工作电路．高压电网是利用变压器将有效值为220 V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0.5 cm，已知空气在常温常压下的击穿电压为6 220 V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？