粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 变压器图文ppt课件

这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 变压器图文ppt课件，共53页。PPT课件主要包含了原线圈，初级线圈，副线圈，次级线圈，感应电动势等内容，欢迎下载使用。

一、认识变压器1．填一填(1)变压器：用于改变交流电压的设备。(2)构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的，其中闭合铁芯由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，线圈用绝缘导线绕成。与电源连接的线圈称为 ，也称为 ；与负载连接的线圈称为 ，也称为 。
(3)变压器原理图及符号①原理图：②符号：
(4)原理：变压器工作的基本原理是 现象。在原线圈上加交变电压，原线圈中的交变电流在铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，并在副线圈中产生相应的 。如果在副线圈两端接入负载构成闭合回路，回路中就会形成交变电流。2．判一判(1)变压器的原、副线圈没有导线连接，副线圈不能输出电流。 ( )(2)变压器的两个线圈之间是通过磁场联系在一起的，两个线圈间是绝缘的。( )(3)原、副线圈都绕在同一闭合铁芯上。 ( )
3．想一想如果把变压器接入直流电路，变压器能起到变压作用吗？提示：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。
3．选一选理想变压器的原线圈匝数不变，原线圈接入电压有效值恒定的交流电，则副线圈的(　　)A．匝数越少，输出电压越高B．匝数越多，输出电压越高C．输出功率比输入功率小D．输出功率比输入功率大解析：原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，分析可知选项A错误，B正确；理想变压器的输入功率和输出功率相等，选项C、D错误。答案：B　
探究(一)　　理想变压器的原理及基本规律[问题驱动]如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上。连接电路，闭合开关，小灯泡能发光。(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？(3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？
提示：(1)当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。(2)不相等。(3)不发光。　　　　
【重难释解】1．工作原理
2．理想变压器的四个基本关系
典例1　(多选)如图，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，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。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
【素养训练】1．关于变压器，下列说法正确的是(　　)A．变压器的工作原理是电磁感应B．一切变压器的工作基础都是互感现象C．各种电流接入变压器的输入端，变压器都能持续正常工作D．变压器可以改变电流的频率
解析：变压器之所以能变压，是因为原线圈接交流电源时，有交变电流流过原线圈，引起穿过原、副线圈的磁通量发生变化，在原、副线圈中都产生了感应电动势，所以变压器的工作原理是电磁感应，所以选项A正确；有一种变压器叫自耦变压器，它只有一个线圈绕在铁芯上，但有三个抽头，可升压、也可降压，这种变压器的工作基础是自感，也就是说，当变压器是利用两个线圈变压时，其工作基础是互感，当变压器是利用一个线圈变压时，其工作基础是自感，所以选项B错误；变压器要想持续正常工作，原线圈必须接交变电流，选项C错误；变压器不能改变电流的频率，选项D错误。答案：A　
2．(2020·全国卷Ⅲ)(多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是(　　)A．所用交流电的频率为50 HzB．电压表的示数为100 VC．电流表的示数为1.0 AD．变压器传输的电功率为15.0 W
探究(二)　　变压器工作时的制约关系及动态分析[问题驱动]为保证用户电压稳定在220 V，变压器需要适时进行调压，如图为调压变压器示意图。保持输入电压U1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。(1)若用户两端电压减小，为使用户电压稳定在220 V，滑动接头P应向哪移动？(2)用户两端电压不变时，变压器的输入功率不变吗？
2．理想变压器动态问题的处理方法(1)抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率P2决定输入功率P1。(2)把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化。(3)根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化。(4)根据理想变压器的变压规律、变流规律和功率规律判定原线圈电流的变化及输入功率的变化。
典例2　如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是(　　)A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
变压器动态分析解题技巧(1)电压的制约关系反映了感应电动势的因果关系。(2)功率和电流的制约关系，体现了能量守恒的特点。(3)含有理想变压器的动态电路分析，变压器的副线圈可以看成负载的无阻电源，与副线圈组成的电路可以参照直流电路动态分析的方法。
【素养训练】1．对于理想变压器，下列说法正确的是(　　)A．原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大B．原线圈的输入功率随副线圈输出功率的减小而减小C．原线圈中的电流不随副线圈输出电流的变化而变化D．当副线圈中电流为零时，原线圈两端电压为零
2.(2021·惠州高二检测)如图所示，一理想变压器接在电压为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑片P来改变。副线圈连接交流电流表、定值电阻R0和可变电阻R，则(　　)A．保持P的位置不动，将R的阻值增大，电流表的读数变小B．保持P的位置不动，将R的阻值增大，R0的电功率变大C．保持R的阻值不变，将P向上滑动，电流表的读数变大D．保持R的阻值不变，将P向上滑动，R0的电功率变大
3.变压器的副线圈匝数可调，R0为输电线电阻。滑动触头P处于如图所示位置时，用户的用电器恰好正常工作。当用电器增多时，下列说法正确的是 (　　)A．原线圈中的电流减小B．副线圈两端的电压减小C．用电器增多时，只需使滑动触头P向上滑，用电器仍能正常工作D．用电器增多时，只需减小电源的输出电压，用电器仍能正常工作
解析：原线圈两端电压和原、副线圈匝数比不变，则副线圈两端电压不变，故B错误；当用电器增加时，总电阻减小，副线圈中电流增大，根据原、副线圈电流之比等于匝数的反比可知，原线圈中电流也增大，故A错误；通过R0的电流增大，R0分得的电压也增大，要使用电器仍能正常工作，应增大副线圈两端电压，而原线圈两端电压不变，故应使滑动触头P向上滑动，增加副线圈匝数，C正确；若减小电源的输出电压，在匝数比不变的情况下，副线圈两端电压减小，则用电器不能正常工作，故D错误。答案：C　
探究(三)　　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系【重难释解】1．实验目的：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。2．设计思路：利用教学用的可拆变压器，采用控制变量法进行探究。可拆变压器能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈。3．数据处理方法(1)用表格的形式把原、副线圈的匝数与对应的电压进行比较，寻找它们之间的关系。(2)得出探究的结果后，力求用准确而精练的语言把它们表述出来。如果可能，最好用数学关系式来表达。4．实验结论：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比。
典例3 某班物理实验课上，同学们用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。(1)下列说法正确的是________。A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
(2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起
[解析]　(1)为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故E错误，F正确。
(2)与变压器未通电时相比较，通电时，线圈产生磁性，对横条铁芯具有吸引力，若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；增加原线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压减小，灯泡的亮度降低，故B错误；增加副线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压增大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根据变流比可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确。
【素养训练】1．在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验中，原线圈和副线圈中接入的是(　　)A．原线圈中接入220 V交流电B．原线圈中接入学生电源12 V以下直流输出C．副线圈接直流电压表D．副线圈接交流电压表解析：变压器的工作原理是互感现象，因此原线圈要接交流电，但为保证实验安全，所用电压应在12 V以下，输出电压是交流电压，故副线圈接交流电压表，不能接直流电压表，故A、B、C错误，D正确。答案：D　
2．(2021·青岛高二检测)(1)在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不必用到的有________。(2)若在实验中用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是________。
3．在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。
(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。(2)本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系为__________(用题目中给出的字母表示)。(3)该变压器是________变压器(选填“升压”或“降压”)。
一、培养创新意识和创新思维1．(2021年1月新高考8省联考·河北卷)如图，理想变压器原线圈匝数为1 100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0 V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10 V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为(　　)A．225 B．550 C．2 200 D．4 400
2．汽车内燃机利用火花塞产生的电火花来点燃汽缸中的燃料空气混合物。要使火花塞产生电火花，两电极间必须要有几千伏的高压，而某种汽车蓄电池的电压只有12 V，这就要用到变压装置。火花塞点火原理如图所示。当开关由闭合变为断开的瞬间，图中含电池的回路中电流急剧减小，变压器铁芯中磁通量急剧变化，因副线圈的匝数大大超过原线圈，副线圈就会感应产生几千伏甚至上万伏的高压，火花塞立即产生电火花。若变压器初级线圈为200匝，要使变压器输出电压达到2 400 V，则副线圈匝数是多少？
二、注重学以致用和思维建模3.(2021·梅州高二检测)如图为某快充手机充电器，设该充电器是一个理想变压器，原线圈匝数为220 匝，副线圈匝数为9 匝，将该充电器接在220 V的交流电源上给一部手机充电，并测得充电器的输出电流为1 A，则下列说法正确的是 (　　)A．该充电器输出电压为18 VB．该充电器的输入功率为18 WC．充电器输出功率为9 WD．该充电器原线圈中的电流约为2.4 A
4．(多选)心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压U1会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器(等效为一个定值电阻)与一滑动变阻器串联接在该变压器的副线圈中。则(　　)A．保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，扬声器的功率变大B．保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，原线圈电流I1变小C．若U1不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，扬声器获得的功率减小D．若U1不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，副线圈的电流I2增大