4.2 变压器 课件 (4)

课件38张PPT。第2节　变压器课标定位学习目标：1.了解变压器的构造以及几种常见的变压器．
2．理解变压器的工作原理．
3．通过实验探究变压器电压和匝数的关系．
4．掌握理想变压器的模型，明确理想变压器的输入与输出功率之间的关系，并由此推导原、副线圈中的电流关系．
重点难点：
1.变压器的工作原理．
2．变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系． 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节课前自主学案课前自主学案一、变压器的结构
1．结构组成：由两个(或两个以上)线圈和闭合的铁芯组成．
2．结构特点
原线圈与__________相连，副线圈与_____相连，铁芯由涂有绝缘漆的_____________而成．交流电源负载硅钢片叠合二、变压器的工作原理
1．互感：交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，交变磁场在副线圈中产生感应电动势，当副线圈闭合时，副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生_________的现象．
2．工作原理
电磁感应是变压器的工作原理，即_________是变压器工作的基础．
互相感应互感现象三、科学探究
　变压器电压与匝数的关系无漏磁无电阻思考感悟
变压器的原副线圈连在一起吗？是原线圈中的电流跑到副线圈中去了吗？
提示：变压器的原副线圈虽然都套在同一个铁芯上，但两线圈是彼此绝缘的，是利用了互感现象在副线圈上感应出电流的，并不是原线圈的电流直接跑到副线圈中去．
四、常见的变压器
1．升压、降压变压器
n2＞n1，________，是升压变压器．
n2＜n1，________，是降压变压器．
2．自耦变压器：_________绕组的变压器为自耦变压器．
3．三相变压器：是三个相同容量____________的组合，它有_____铁芯柱，每个_______上都绕有同一相的____线圈，一个是高压线圈，另一个是___________
U2＞U1U2＜U1只有一个单相变压器3个铁芯柱2个低压线圈．核心要点突破一、理想变压器的特点及工作原理
1．理想变压器的特点
(1)没有漏磁，即通过原、副线圈的每一匝的磁通量都一样；
(2)原、副线圈没有电阻，即忽略原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)；
(3)铁芯中无磁损耗，也不产生涡流；
(4)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0.2．工作原理
变压器工作原理的物理过程示意图如图4－2－1所示．原线圈上加交变电压U1产生交变电流；铁芯中产生交变磁场即产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势U2；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电．由于铁芯闭合，在不考虑铁芯漏磁的情况下，图4－2－1穿过原、副线圈的每匝线圈的磁通量及其变化率均相同，因此在原线圈上所加的交变电压值与原线圈匝数不变的情况下，副线圈上产生的交变电压与副线圈的匝数成正比．这样可以通过绕制不同匝数的副线圈来得到各种数值的交变电动势，从而改变了交变电流的电压．
要强调的是：从能量转换角度看，变压器是把电能转化为磁能，再将磁能转化为电能的装置，一般地说，经过转换后电压、电流均发生了变化．特别提醒： (1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用；
(2)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；
(3)变压器不能改变交变电流的频率；即时应用?(即时突破，小试牛刀)1．变压器原、副线圈的匝数相等，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，图4－2－2中电压表V1的示数为12 V，则电压表V2的示数为(　　)
图4－2－2
A．小于或等于12 V　　　　　
B．大于12 V
C．无法确定
D．0 V
解析：选D.导体棒向左匀速直线运动，根据右手定则可以判断导体棒中电流方向由上而下，大小不变，根据法拉第电磁感应定律可以知道感应电动势大小不变，原线圈中感应电流的磁场以及磁通量不发生变化，所以次级线圈中不产生感应电流及感应电动势，电压表V2示数为0，选D.
二、理想变压器的基本规律
1．基本规律(2)变压比公式中的电压值和变流比公式中的电流值均为有效值，不是瞬时值．
(3)理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均采用峰值时，公式仍成立．
(4)从电流与匝数的关系可知，变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压绕圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．(2010年高考重庆理综卷)一输入电压为220 V，输出电压为36 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，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈．如图4－2－3所示，然后将原来线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为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(　　)图4－2－3A．1100,360 B．1100,180
C．2200,180 D．2200,360三、变压器工作的制约关系
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图4－2－4
　当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，确定其他物理量变化时，可依据下列原理判定(如图4－2－4所示)3．输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输出功率与输入功率相等．即P2＝P1.在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器输出功率P2＝U2I2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2增大，则输入功率P1也将增大．
?特别提醒：变压器原副线圈功率制约关系、电流制约关系实质上体现了能量守恒特点(不计变压器损失能量)，消耗了多少能量，必定提供了多少能量，反过来提供了不消耗，提供的多消耗的少，显然是不符合能量守恒定律的．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．关于理想变压器在使用中的判断，其中正确的是(　　)
A．当副线圈提供电能的用电器有一部分停止工作时，原线圈两端电压减小
B．当副线圈提供电能的电路中并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之增大
C．当副线圈与用电电路断开时，副线圈两端无电压
D．当副线圈与用电电路断开时，原线圈两端无电压
课堂互动讲练图4－2－5A．接额定电压为8 V的小灯泡，小灯泡能正常发光
B．接交流电压表时读数为8.48 V
C．接阻值为6 Ω的电阻时原线圈中的电流为36.7 A
D．接电磁打点计时器时打点的周期为0.02 s
【答案】　D
【方法总结】　(1)在变压器问题中，原、副线圈电压、电流为有效值，或同为最大值．
(2)变压器可以改变电压和电流，不能改变电压、电流的周期(频率)．
(3)原、副线圈电流与匝数的关系适用于“一原一副”的情况，对于“多副”情况要利用功率关系P原＝P副处理．
如图4－2－6所示，有理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变．如果负载电阻的滑片向上移动，则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是(　　)
图4－2－6A．V1、V2不变，A1增大，A2减小，P增大
B．V1、V2不变，A1、A2增大，P增大
C．V1、V2不变，A1、A2减小，P减小
D．V1不变，V2增大，A1减小，A2增大，P减小【答案】　C
【方法总结】　应用各物理量间的制约关系对理想变压器电路进行动态分析，常见情况有两种：
(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→P2→P1→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，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1. 如图4－2－7所示，理想变压器原线圈I接到220 V的交流电源上，副线圈Ⅱ的匝数为30，与一标有“12 V　12 W”的灯泡连接，灯泡正常发光．副线圈Ⅲ的输出电压为110 V，电流为0.4 A．求：
(1)副线圈Ⅲ的匝数；
(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流．
图4－2－7
【思路点拨】　理想变压器原线圈两端电压跟每个副线圈两端电压之比都等于原、副线圈匝数之比．由于有两个副线圈，原、副线圈中的电流跟它们的匝数并不成反比，但输入功率等于输出的总功率．【答案】　(1)275匝　(2)550匝　0.25 A
变式训练　如图4－2－8所示为理想变压器．原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100匝，L1是“6 V　2 W”的小灯泡，L2是“12 V　4W”的小灯泡，当原线圈接上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为(　　)图4－2－8