高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册变压器教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册变压器教学ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了几种常见的变压器，变压器的构造，电路图中符号，铁芯与线圈互相绝缘，变压器的工作原理，原理互感现象，理想变压器，铁损磁损，理论分析法，原线圈等内容，欢迎下载使用。
回顾:交变电流的有效值是如何定义的？正弦式交流电的峰值、有效值的关系如何？感抗的大小与哪些因素有关？容抗的大小与哪些因素有关？
问题：笔记本电脑的额定电压多少？收录机的工作电压是多少？
它们都直接接入我们的家庭电路工作，电压不是高了吗？
变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
思考：若从能的转化角度看，变压器是怎样转化和传输能量的？
有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用。
思考：下列引号中的文字，是某同学说的一个结论，请你帮他分析这个结论错在哪里。“变压器的原、副线圈之间并未直接用导线相连，而是靠线圈中磁通量的变化传输功率，因此，能量在传输过程中不会有损失，变压器也不会发热。”
教材P68复习与提高A组T5
如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。
变压器线圈通过电流时会发热；铁芯在交变磁场的作用下也会发热；此外，交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内。所有这些，使得变压器工作时有能量损失。
连接如下图所示的电路，用多用电表测出变压器的原、副线圈两端电压，并试讨论变压器原、副线圈两端电压的关系：
1）实验研究法(教材P58)
三、电压与匝数的关系　
原、副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。
理想变压器原副线圈两端电压跟匝数成正比。
当n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器。
当n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器。
例1.当变压器一个线圈的匝数已知时，可以用下面的方法测量其他线圈的匝数∶把被测线圈作为原线圈，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数。已知副线圈有400匝，把原线圈接到220V的线路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。
教材P62练习与应用T3
理想变压器没有能量损失，原副线圈的功率相等。
原、副线圈中的电流之比跟它们的线圈匝数成反比。
适用于只有一个副线圈的变压器
四、理想变压器原副线圈中电流与匝数的关系
一个副线圈的理想变压器：
多个副线圈的理想变压器：
1.变压器对恒定电流不起作用；
2.变压器只能改变交流电的电压、电流。
3.变压器不能改变交流电的频率、功率。
4.U1、U2分别是原线圈和副线圈两端的电压。
例2.变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，哪个线圈应该使用较粗的导线？为什么？
教材P62练习与应用T4
副线圈，因为副线圈中电流大于原线圈的电流
例3.晚会上装饰着120个彩色小电灯，每个小灯泡的额定电压都是4V，工作电流都是0.1A，它们并联在一起，由一台变压器供电，小彩灯正常发光。变压器的原线圈接在220V的照明电路上，求通过原线圈的电流。
教材P68复习与提高A组T4
例4.图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。（1）图中开关闭合时电压表的示数；（2）变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？
教材P68复习与提高B组T2
变式：副线圈电流方向每秒改变多少次？若没有转换器，副线圈能否输出电流？
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
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
例5.(2020浙江卷)如图所示，甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(    )A．k1U，k2IB．k1U，I/k2C．U/k1，k2ID．U/k1，I/k2
C．若保持Q位置不动，将P顺时针转动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大D．若保持P位置不动，将Q向上移动少许，则电流表示数变大，变压器输出功率变大
变压器电路动态问题一般可概括为：(1)原线圈两端电压和负载电阻不变，副线圈电流、功率及原线圈电流随原副线圈匝数比的变化而变化；(2)原线圈两端电压和原副线圈匝数比不变，副线圈电流、功率及原线圈电流随负载电阻的变化而变化。
解答上述两种情况的问题，基本思路是：(1)通过分析题意，明确变量和不变量。(2)理解掌握变压器电路中的几个制约关系。
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U2由输入电压决定，即
可简述为“电压原制约副”
可简述为“电流副制约原”
变压器电路中各物理量的制约关系：
(2)电流制约：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
(3)负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…；②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，即
例7.如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？
教材P62练习与应用T5
例8.（多选）如图所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡L2和L3相连，开始时开关S处于断开状态。当S闭合后，所有灯泡都能发光，下列说法中正确的是（　　）A.灯泡L1和L2中的电流有效值可能相等B.灯泡L2两端的电压变小C.灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变D.电源的输出功率不变
思考：输出功率真的变大吗？
在变压器原线圈在串联有电阻时，原线圈两端的电压不等于输入电压，问题处理难度增大，我们可把变压器和副线圈所接的电阻看成一个整体处理，这个整体等效看做一个电阻。
在只有一个副线圈的理想变压器中，原副线圈的匝数分别为n1、n2，副线圈的负载电阻为R2，则变压器原、副线圈和负载电阻可以等效为一个电阻R，这就叫理想变压器电阻等效法。
例9.如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，求：(1)副线圈回路中电阻两端的电压；(2)原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比。
教材P69复习与提高B组T3
自主阅读教材P61《无线充电技术》，
思考无线充电技术涉及的物理原理。
例10.(2022湖北卷,多选)无线充电技术简化的充电原理图如图所示。发射线圈的输入电压为220V、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为50匝。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其它损耗，下列说法正确的是（　　）A.接收线圈的输出电压约为8VB.接收线圈与发射线圈中电流之比约为22:1C.发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同D.穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
拓展：例11.(1996上海卷,多选)在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数比n1：n2=2：1，在不接负载的情况下（        ）A．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为110V
例12.(2021河北卷,多选)发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2，两个副线圈分别接有电阻R1和R2，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　）A.通过电阻R2的电流为　　　B.电阻R2两端的电压为