2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3 变压器 课件(共22张PPT)
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3 变压器 课件(共22张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 8.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-26 19:49:22 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
§3.3 变压器
学习目标
1、知道变压器的结构，理解其工作原理；
2、理解理想变压器模型，通过实验探究理想变压器原、副线圈中电压、电流等与匝数的关系；
3、能熟练利用相关规律分析求解有关问题；
4、了解几种常见的变压器，了解变压器在生活中的应用；
5、学会求解变压器的动态分析问题。
新课导入
新课导入
变压器的结构
1、闭合铁芯：
相互绝缘的硅钢片叠合而成；
作用：束缚磁场
2、原线圈（初级线圈）
与电源相连，输入电压
3、副线圈（次级线圈）
与负载相连，输出电压
变压器的工作原理
原线圈中电能
磁场能
副线圈中电能
理想变压器模型
定义：没有能量损失的变压器叫做理想变压器
特点：无“铜损”
无“铁损”
无“磁损”
推论：
实际变压器（特别是大型变压器）一般都可以看成是理想变压器。
规律
电压关系：
n1>n2：降压变压器
n1功率关系：
电流关系：
U1决定U2
P2决定P1
I2 决定 I1
U、I 指的是交变电流的有效值（最大值）
电流关系仅适用于单相变压器情形
变压器不会改变交变电流的频率！
变压器不能改变恒定电流的电压
练习
1、理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，以下说法中正确的是（ ）
A. 穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1
B. 穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C. 原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10:1
D. 正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1
练习
2、当变压器的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，通入交变电流，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的交流电路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。
几种常见的变压器
电压关系：
功率关系：
电流关系：
几种常见的变压器
自耦变压器：
特点：只有一组线圈，有多个抽头，可以升压，也可以降压
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
n1
n2
U1
U2
几种常见的变压器
一、互感器：
①电压互感器：高电压变为低电压。（降压变压器）
用途：测量交流高电压，并联在电路中。如图5.4-5所示。
②电流互感器：大电流变为小电流。（升压变压器）
用途：测量交流大电流，串联在电路中。如图5.4-6所示。
几种常见的变压器
二、无线充电技术：
练习
3、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1:2，接有四个阻值相同的定值电阻，变压器原线圈接到交流电源上，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈电压是电源电压的 2 倍
B. 流过 R1 的电流是副线圈中电流的 2 倍
C. R1 上的电功率是 R2 上电功率的 2 倍
D. R1 上的电功率是 R2 上电功率的 9 倍
练习
4、如图所示，理想变压器的三个线圈的匝数比为 n1:n2:n3=10:5:1，其中匝数为 n1 的原线圈接到220V的交流电源上，匝数为 n2 和 n3 的两个副线圈分别与电阻 R2、R3 组成闭合回路。已知通过电阻 R3 的电流 I3 = 2A，电阻 R2 = 110Ω，则通过电阻 R2 的电流 I2 和通过原线圈的电流 I1 分别是
10A，12A B. 10A，20A
C. 1A，0.7A D. 1A，3A
练习
5、某理想自耦变压器接人电路中的示意图如图甲所示，图乙所示是其输人电压 u 的变化规律。已知滑动触头 P0 在图示位置时，原、副线圈的匝数比为 n1 : n2 = 10:1，电阻 R = 22Ω. 下列说法正确的是（ ）
A.通过 R 的交变电流的频率为100Hz B.电流表 A2 的示数为2A
C.此时变压器的输人功率为22W D.将 P0 沿逆时针方向转动一些，电流表 A1 的示数变小
练习
6、在绕制变压器时，某人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 的匝数之比 n1:n2 = 2:1，则在不接负载的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A.当线圈1的输入电压为220V时，线圈2的输出电压为110V
B.当线圈1的输入电压为220V时，线圈2的输出电压为55V
C.当线圈2的输入电压为110V时，线圈1的输出电压为220V
D.当线圈2的输入电压为110V时，线圈1的输出电压为110V
变压器的动态分析
7、图3.3-7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？
变压器的动态分析
如下图，变压器电路中负载、线圈匝数等某个物理量发生变化，分析其它物理量变化；
线圈匝数不变，负载阻值变化；
负载不变，线圈匝数变化；
抓住不变量，明确变化量，根据变压器相关规律、欧姆定律等逐步分析
变压器的动态分析
匝数不变，负载变化：
U1不变
U2 不变
I2 变
P2 变
P1 变
I1 变
负载不变，匝数变化：
U1不变
U2 变
I2 变
P2 变
P1 变
I1 变
例题
8、如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1 消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1 示数变大
D.若闭合开关 S，则电流表 A1 示数变大、A2 示数变小
§3.3 变压器
学习目标
1、知道变压器的结构，理解其工作原理；
2、理解理想变压器模型，通过实验探究理想变压器原、副线圈中电压、电流等与匝数的关系；
3、能熟练利用相关规律分析求解有关问题；
4、了解几种常见的变压器，了解变压器在生活中的应用；
5、学会求解变压器的动态分析问题。
新课导入
新课导入
变压器的结构
1、闭合铁芯：
相互绝缘的硅钢片叠合而成；
作用：束缚磁场
2、原线圈（初级线圈）
与电源相连，输入电压
3、副线圈（次级线圈）
与负载相连，输出电压
变压器的工作原理
原线圈中电能
磁场能
副线圈中电能
理想变压器模型
定义：没有能量损失的变压器叫做理想变压器
特点：无“铜损”
无“铁损”
无“磁损”
推论：
实际变压器（特别是大型变压器）一般都可以看成是理想变压器。
规律
电压关系：
n1>n2：降压变压器
n1
电流关系：
U1决定U2
P2决定P1
I2 决定 I1
U、I 指的是交变电流的有效值（最大值）
电流关系仅适用于单相变压器情形
变压器不会改变交变电流的频率！
变压器不能改变恒定电流的电压
练习
1、理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，以下说法中正确的是（ ）
A. 穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10:1
B. 穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等
C. 原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10:1
D. 正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1:1
练习
2、当变压器的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，通入交变电流，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的交流电路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。
几种常见的变压器
电压关系：
功率关系：
电流关系：
几种常见的变压器
自耦变压器：
特点：只有一组线圈，有多个抽头，可以升压，也可以降压
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
n1
n2
U1
U2
几种常见的变压器
一、互感器：
①电压互感器：高电压变为低电压。（降压变压器）
用途：测量交流高电压，并联在电路中。如图5.4-5所示。
②电流互感器：大电流变为小电流。（升压变压器）
用途：测量交流大电流，串联在电路中。如图5.4-6所示。
几种常见的变压器
二、无线充电技术：
练习
3、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1:2，接有四个阻值相同的定值电阻，变压器原线圈接到交流电源上，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈电压是电源电压的 2 倍
B. 流过 R1 的电流是副线圈中电流的 2 倍
C. R1 上的电功率是 R2 上电功率的 2 倍
D. R1 上的电功率是 R2 上电功率的 9 倍
练习
4、如图所示，理想变压器的三个线圈的匝数比为 n1:n2:n3=10:5:1，其中匝数为 n1 的原线圈接到220V的交流电源上，匝数为 n2 和 n3 的两个副线圈分别与电阻 R2、R3 组成闭合回路。已知通过电阻 R3 的电流 I3 = 2A，电阻 R2 = 110Ω，则通过电阻 R2 的电流 I2 和通过原线圈的电流 I1 分别是
10A，12A B. 10A，20A
C. 1A，0.7A D. 1A，3A
练习
5、某理想自耦变压器接人电路中的示意图如图甲所示，图乙所示是其输人电压 u 的变化规律。已知滑动触头 P0 在图示位置时，原、副线圈的匝数比为 n1 : n2 = 10:1，电阻 R = 22Ω. 下列说法正确的是（ ）
A.通过 R 的交变电流的频率为100Hz B.电流表 A2 的示数为2A
C.此时变压器的输人功率为22W D.将 P0 沿逆时针方向转动一些，电流表 A1 的示数变小
练习
6、在绕制变压器时，某人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 的匝数之比 n1:n2 = 2:1，则在不接负载的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A.当线圈1的输入电压为220V时，线圈2的输出电压为110V
B.当线圈1的输入电压为220V时，线圈2的输出电压为55V
C.当线圈2的输入电压为110V时，线圈1的输出电压为220V
D.当线圈2的输入电压为110V时，线圈1的输出电压为110V
变压器的动态分析
7、图3.3-7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？
变压器的动态分析
如下图，变压器电路中负载、线圈匝数等某个物理量发生变化，分析其它物理量变化；
线圈匝数不变，负载阻值变化；
负载不变，线圈匝数变化；
抓住不变量，明确变化量，根据变压器相关规律、欧姆定律等逐步分析
变压器的动态分析
匝数不变，负载变化：
U1不变
U2 不变
I2 变
P2 变
P1 变
I1 变
负载不变，匝数变化：
U1不变
U2 变
I2 变
P2 变
P1 变
I1 变
例题
8、如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1 消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1 示数变大
D.若闭合开关 S，则电流表 A1 示数变大、A2 示数变小