5.4.1 理想变压器的电压、功率和电流— 人教版高中物理选修3-2课件（机构用）(共46张PPT)
文档属性
| 名称 | 5.4.1 理想变压器的电压、功率和电流— 人教版高中物理选修3-2课件（机构用）(共46张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 29.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-27 08:09:08 | ||
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文档简介
(共46张PPT)
高中物理课程
——
5.4.1
理想变压器的电压、功率和电流
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part
One
正弦交变电流“四值”辨析
物理含义
电动势
适用情况
瞬时值
最大值
有效值
平均值
交变电流某一时刻的值
最大的瞬时值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值
交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值
确定电容器的耐压值
①计算与电流热效应相关的量②交流电表的测量值③电气设备标注的额定电压、额定电流
计算通过电路截面的电量
前情回顾——交流电的“四值”
节
章
要点解析
Part
Two
理解并掌握变压器的作用
了解变压器的结构
明确变压器不能对恒定电流起作用
变压器的结构
①原线圈（初级线圈）其匝数用
?
?表示
②闭合铁芯
（绝缘硅钢片叠合而成）
③副线圈（次级线圈）其匝数用
?
?
表示?
铁芯与线圈互相绝缘
变压器主要由三部分构成：?
变压器的结构
变压器在电路图中的符号
作用：变电压、变相位、变阻抗、电气隔离
变压器的结构
变压器原副线圈不相通
变压器原线圈和副线圈电路是否相通？
变压器结构的反思
恒定电流的电压加在变压器的原线圈上时，通过原线圈的电流是恒定电流，即电流的大小和方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变。?
变压器为什么不能改变恒定电流的电压？
因此，在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端也没有电压，所以变压器不能改变恒定电流的电压
变压器结构的反思
理解并掌握变压器变压原理
理解并掌握升压和降压变压器
变压器的变压原理
变压器通过
闭合铁芯，
利用
互感现象
实现了：
电能
磁场能
电能
(转换装置）
(变化的磁场)
变压器的变压原理
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化。
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。
变压器中的铁芯起什么作用？
变压器的变压原理
理想变压器(即没有能量损失的变压器)
①原副线圈没有电阻（无铜损）??
注意：理想变压器是一种理想化物理模型
②无磁通量漏失（无磁损）??
③铁芯不发热（无铁损）
理想变压器
若给原线圈接直流电压
?
?后，副线圈电压
?
?为多少？
猜想输出电压
?
?的值可能跟什么因素有关？
可能跟主线圈电压以及主、副线圈的匝数有关
探究变压器两端电压与匝数的关系
线圈两端电压与
副线圈匝数
的关系
1匝
2匝
3匝
4匝
5匝
主线圈电压
副线圈电压
探究变压器两端电压与匝数的关系
实验表明：?
主线圈电压和匝数不变的情况下，副线圈匝数越多，副线圈的电压越大
线圈两端电压与
副线圈匝数
的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
线圈两端电压与
主线圈匝数
的关系
主线圈?
匝数减半
探究变压器两端电压与匝数的关系
实验表明：?
主线圈电压和副线圈匝数不变的情况下，主线圈匝数越少，副线圈的电压越大
线圈两端电压与
主线圈匝数
的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主线圈电压）的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
实验表明?：
主线圈和副线圈匝数不变的情况下，主线圈输入电压越大，副线圈输出电压越大
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主线圈电压）的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
我们理论推导一下
副线圈匝数
?
?越大，原线圈匝数
?
?越小、变压器的输入电压
?
?越大，输出电压
?
?越大
变压器两端电压与匝数的关系
若不考虑原副线圈的内阻
原、副线圈中产生的感应电动势分别是：
变压器两端电压与匝数的关系
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比
注意：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载都是适用的
变压器两端电压与匝数的关系
>
<
>
<
?--升压变压器
--降压变压器
如何实现用变压器升高或降低电压？
变压器两端电压与匝数的关系
理解并掌握变压器原副线圈的功率、频率是等大的
掌握变压器原副线圈电流的比例关系
变压器的功率和电流
理想变压器输入功率应等于输出功率
即:
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
注意：此公式只适用于一个副线圈的变压器
变压器电流与匝数的关系
副线圈应用较粗的导线
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？
变压器电流与匝数的关系
①电源决定
?
?
，
?
?
?与负载无关
②
?
?和匝数比决定
?
?，
?
?与负载无关
③
?
?和负载决定
?
?，
④输出功率决定输入功率;
?
?
、
?
?与负载有关
变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系是什么？
变压器中各物理量之间的关系
功率关系
电压关系
电流关系
周期、频率关系
说明：
①理想变压器输出功率决定输入功率。当副线圈空载（未接用电器）时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零。
输入功率
随着负载的变化而变化。
②理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比所决定。
无论副线圈是否
有负载，是单组还是多组，每组副线圈两端电压与原线圈两端电压都满足。
变压器中各物理量之间的关系
节
章
题型演练
Part
Three
单步训练
( )变压器能改变交变电流的频率
( )变压器不能改变恒定电流的原因是原、副线圈的磁通量没有变化
( )变压器中原线圈的电流通过铁芯流到了副线圈中
( )变压器的副线圈在其所在电路中起电源作用
( )变压器的原线圈在其所在电路中起负载作用
( )理想变压器中不同铁芯处的磁通量不同
( )理想变压器中原副线圈的电压大小成正比
( )理想变压器中原副线圈的电流大小成反比
题型演练
A
【练1】如图所示，理想变压器原，副线圈的匝数比为n1：n2=2：1，V和A均为理想电表，灯泡电阻R1=6Ω，输入端电压
。则下列说法中正确的是
（
）
A.
变压器输入功率为6W
B.
V的读数为24V
C.
A的读数为0.5A
D.
电流频率为100Hz
总结：变压器中的电表读数都是有效值。
【练2】如图所示，理想变压器原，副线圈的匝数比为5：1，R1=R2=10Ω。两电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.4A。则（ ）
A.
电阻R中通过的电流的有效值为1A
B.
电压表V的示数为20V
C.
原线圈输入功率为40W
D.
穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为5：1
题型演练
B
题型演练
D
【例1】用理想变压器为一定值电阻R供电，变压器输入有效值恒定的正弦交流电，当副线圈的滑动触头从最高点向下移动到匝数为原来的2/3时，则( )
A.
副线圈的输出电压变为原来的3/2
B.
流过原线圈的电流变成原来的3/2
C.
R消耗的功率变成原来的2/3
D.
变压器的输入功率变成原来的4/9
题型演练
B
【例2】如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，电源电压保持不变，开始时，电键K断开，当K接通时，以下说法中正确的是( )
A.
副线圈两端M、N的输出电压减小
B.
副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大
C.
通过灯泡L1的电流增大
D.
原线圈输入的电功率减小
总结：电压由输入决定，功率由输出决定。
题型演练
B
【练3】如图所示，理想变压器原线圈的输入电压u一定，电路中的电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动片由上向下滑动时，下列说法正确的是（ ）
A.
电流表A1示数变小
B.
电流表A2示数增大
C.
电压表V1示数变小
D.
电压表V2示数增大
题型演练
D
【练4】如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1和光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关S开始时处于闭合状态，下列说法正确的是（ ）
A.电流表的示数随时间不断改变
B.当光照变弱时，变压器的输入功率变大
C.当开关S由闭合到断开时，交流电流表的示数变大
D.当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加
节
章
课程总结
Part
Four
变压器通过
?
?
?
?
?
?
利用
?
?
?
?
?
?
?
工作
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的
表达式
理想变压器原副线圈的电流跟它们的
表达式
此公式只适用于
闭合铁芯
互感现象
匝数之比
匝数成反比
一个副线圈的变压器
>
<
>
<
变压器为
?
?
?
?
?
?
变压器
变压器为
?
?
?
?
?
?
变压器
升压
降压
小结
节
章
课后作业
Part
Five
【作1】（多选）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成.当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1，在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有
（ ）
A.
家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B.
家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C.
家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D.
地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
课后作业
课后作业
【作2】（多选）甲图中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10：1，变压器的原线圈接如乙图所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20Ω，与电容器C连接成如图所示的电路，其中，电容器的击穿电压为8V，电压表为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（
）
A.
电压表的读数约为7.07V
B.
电流表的读数为0.05A
C.
电阻R2上消耗的功率为2.5W
D.
若闭合开关S，电容器会被击穿
大
谢
谢
家
课后作业讲评
ABD
【作1】（多选）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成.当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1，在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有
（ ）
A.
家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B.
家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C.
家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D.
地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
课后作业讲评
【作2】（多选）甲图中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10：1，变压器的原线圈接如乙图所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20Ω，与电容器C连接成如图所示的电路，其中，电容器的击穿电压为8V，电压表为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（
）
A.
电压表的读数约为7.07V
B.
电流表的读数为0.05A
C.
电阻R2上消耗的功率为2.5W
D.
若闭合开关S，电容器会被击穿
AC
高中物理课程
——
5.4.1
理想变压器的电压、功率和电流
录
目
前情回顾
01
要点解析
02
题型演练
03
课程总结
04
课后作业
05
节
章
前情回顾
Part
One
正弦交变电流“四值”辨析
物理含义
电动势
适用情况
瞬时值
最大值
有效值
平均值
交变电流某一时刻的值
最大的瞬时值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值
交变电流图象中图线与时间轴所夹面积与时间的比值
确定电容器的耐压值
①计算与电流热效应相关的量②交流电表的测量值③电气设备标注的额定电压、额定电流
计算通过电路截面的电量
前情回顾——交流电的“四值”
节
章
要点解析
Part
Two
理解并掌握变压器的作用
了解变压器的结构
明确变压器不能对恒定电流起作用
变压器的结构
①原线圈（初级线圈）其匝数用
?
?表示
②闭合铁芯
（绝缘硅钢片叠合而成）
③副线圈（次级线圈）其匝数用
?
?
表示?
铁芯与线圈互相绝缘
变压器主要由三部分构成：?
变压器的结构
变压器在电路图中的符号
作用：变电压、变相位、变阻抗、电气隔离
变压器的结构
变压器原副线圈不相通
变压器原线圈和副线圈电路是否相通？
变压器结构的反思
恒定电流的电压加在变压器的原线圈上时，通过原线圈的电流是恒定电流，即电流的大小和方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变。?
变压器为什么不能改变恒定电流的电压？
因此，在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端也没有电压，所以变压器不能改变恒定电流的电压
变压器结构的反思
理解并掌握变压器变压原理
理解并掌握升压和降压变压器
变压器的变压原理
变压器通过
闭合铁芯，
利用
互感现象
实现了：
电能
磁场能
电能
(转换装置）
(变化的磁场)
变压器的变压原理
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化。
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。
变压器中的铁芯起什么作用？
变压器的变压原理
理想变压器(即没有能量损失的变压器)
①原副线圈没有电阻（无铜损）??
注意：理想变压器是一种理想化物理模型
②无磁通量漏失（无磁损）??
③铁芯不发热（无铁损）
理想变压器
若给原线圈接直流电压
?
?后，副线圈电压
?
?为多少？
猜想输出电压
?
?的值可能跟什么因素有关？
可能跟主线圈电压以及主、副线圈的匝数有关
探究变压器两端电压与匝数的关系
线圈两端电压与
副线圈匝数
的关系
1匝
2匝
3匝
4匝
5匝
主线圈电压
副线圈电压
探究变压器两端电压与匝数的关系
实验表明：?
主线圈电压和匝数不变的情况下，副线圈匝数越多，副线圈的电压越大
线圈两端电压与
副线圈匝数
的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
线圈两端电压与
主线圈匝数
的关系
主线圈?
匝数减半
探究变压器两端电压与匝数的关系
实验表明：?
主线圈电压和副线圈匝数不变的情况下，主线圈匝数越少，副线圈的电压越大
线圈两端电压与
主线圈匝数
的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主线圈电压）的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
实验表明?：
主线圈和副线圈匝数不变的情况下，主线圈输入电压越大，副线圈输出电压越大
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主线圈电压）的关系
探究变压器两端电压与匝数的关系
我们理论推导一下
副线圈匝数
?
?越大，原线圈匝数
?
?越小、变压器的输入电压
?
?越大，输出电压
?
?越大
变压器两端电压与匝数的关系
若不考虑原副线圈的内阻
原、副线圈中产生的感应电动势分别是：
变压器两端电压与匝数的关系
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比
注意：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载都是适用的
变压器两端电压与匝数的关系
>
<
>
<
?--升压变压器
--降压变压器
如何实现用变压器升高或降低电压？
变压器两端电压与匝数的关系
理解并掌握变压器原副线圈的功率、频率是等大的
掌握变压器原副线圈电流的比例关系
变压器的功率和电流
理想变压器输入功率应等于输出功率
即:
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
注意：此公式只适用于一个副线圈的变压器
变压器电流与匝数的关系
副线圈应用较粗的导线
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？
变压器电流与匝数的关系
①电源决定
?
?
，
?
?
?与负载无关
②
?
?和匝数比决定
?
?，
?
?与负载无关
③
?
?和负载决定
?
?，
④输出功率决定输入功率;
?
?
、
?
?与负载有关
变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系是什么？
变压器中各物理量之间的关系
功率关系
电压关系
电流关系
周期、频率关系
说明：
①理想变压器输出功率决定输入功率。当副线圈空载（未接用电器）时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零。
输入功率
随着负载的变化而变化。
②理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比所决定。
无论副线圈是否
有负载，是单组还是多组，每组副线圈两端电压与原线圈两端电压都满足。
变压器中各物理量之间的关系
节
章
题型演练
Part
Three
单步训练
( )变压器能改变交变电流的频率
( )变压器不能改变恒定电流的原因是原、副线圈的磁通量没有变化
( )变压器中原线圈的电流通过铁芯流到了副线圈中
( )变压器的副线圈在其所在电路中起电源作用
( )变压器的原线圈在其所在电路中起负载作用
( )理想变压器中不同铁芯处的磁通量不同
( )理想变压器中原副线圈的电压大小成正比
( )理想变压器中原副线圈的电流大小成反比
题型演练
A
【练1】如图所示，理想变压器原，副线圈的匝数比为n1：n2=2：1，V和A均为理想电表，灯泡电阻R1=6Ω，输入端电压
。则下列说法中正确的是
（
）
A.
变压器输入功率为6W
B.
V的读数为24V
C.
A的读数为0.5A
D.
电流频率为100Hz
总结：变压器中的电表读数都是有效值。
【练2】如图所示，理想变压器原，副线圈的匝数比为5：1，R1=R2=10Ω。两电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.4A。则（ ）
A.
电阻R中通过的电流的有效值为1A
B.
电压表V的示数为20V
C.
原线圈输入功率为40W
D.
穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为5：1
题型演练
B
题型演练
D
【例1】用理想变压器为一定值电阻R供电，变压器输入有效值恒定的正弦交流电，当副线圈的滑动触头从最高点向下移动到匝数为原来的2/3时，则( )
A.
副线圈的输出电压变为原来的3/2
B.
流过原线圈的电流变成原来的3/2
C.
R消耗的功率变成原来的2/3
D.
变压器的输入功率变成原来的4/9
题型演练
B
【例2】如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，电源电压保持不变，开始时，电键K断开，当K接通时，以下说法中正确的是( )
A.
副线圈两端M、N的输出电压减小
B.
副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大
C.
通过灯泡L1的电流增大
D.
原线圈输入的电功率减小
总结：电压由输入决定，功率由输出决定。
题型演练
B
【练3】如图所示，理想变压器原线圈的输入电压u一定，电路中的电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动片由上向下滑动时，下列说法正确的是（ ）
A.
电流表A1示数变小
B.
电流表A2示数增大
C.
电压表V1示数变小
D.
电压表V2示数增大
题型演练
D
【练4】如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1和光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关S开始时处于闭合状态，下列说法正确的是（ ）
A.电流表的示数随时间不断改变
B.当光照变弱时，变压器的输入功率变大
C.当开关S由闭合到断开时，交流电流表的示数变大
D.当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加
节
章
课程总结
Part
Four
变压器通过
?
?
?
?
?
?
利用
?
?
?
?
?
?
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工作
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的
表达式
理想变压器原副线圈的电流跟它们的
表达式
此公式只适用于
闭合铁芯
互感现象
匝数之比
匝数成反比
一个副线圈的变压器
>
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变压器为
?
?
?
?
?
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变压器
变压器为
?
?
?
?
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?
变压器
升压
降压
小结
节
章
课后作业
Part
Five
【作1】（多选）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成.当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1，在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有
（ ）
A.
家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B.
家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C.
家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D.
地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
课后作业
课后作业
【作2】（多选）甲图中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10：1，变压器的原线圈接如乙图所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20Ω，与电容器C连接成如图所示的电路，其中，电容器的击穿电压为8V，电压表为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（
）
A.
电压表的读数约为7.07V
B.
电流表的读数为0.05A
C.
电阻R2上消耗的功率为2.5W
D.
若闭合开关S，电容器会被击穿
大
谢
谢
家
课后作业讲评
ABD
【作1】（多选）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成.当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1，在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有
（ ）
A.
家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B.
家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C.
家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D.
地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
课后作业讲评
【作2】（多选）甲图中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10：1，变压器的原线圈接如乙图所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20Ω，与电容器C连接成如图所示的电路，其中，电容器的击穿电压为8V，电压表为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（
）
A.
电压表的读数约为7.07V
B.
电流表的读数为0.05A
C.
电阻R2上消耗的功率为2.5W
D.
若闭合开关S，电容器会被击穿
AC