2012【优化方案】精品课件：物理粤教选修3-2第二章第6节

(共46张PPT)
第六节　变压器
课标定位
学习目标：
1.通过实验观察，了解变压器的构造．
2．理解变压器的工作原理，变压器的变压、变流规律．
3．知道变压器的用途，能够运用变压器的变压、变流规律定性和定量分析有关变压器的实际问题．
重点难点：
1.变压器的工作原理，变压器的变压变流规律．
2．能够运用变压器的规律分析实际问题．
第六节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
课标定位
课前自主学案
一、认识变压器
1．构造：变压器主要由___________、_________
(匝数用n1表示)、_________(匝数用n2表示)组成，两个线圈都绕在叠合而成的硅钢片上，硅钢片都涂有绝缘漆．
原线圈：与__________相连接的线圈叫做初级线圈．
副线圈：与_______连接的线圈叫做次初级线圈．
闭合铁芯
原线圈
副线圈
交流电源
负载
2．符号：如图2－6－1所示为变压器的电路图中的符号．
图2－6－1
3．原理：______现象是变压器的工作基础．
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交变的_________，这个交变的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，所以在副线圈中产生______________．如果在副线圈两端接入负载，负载中就会有交变电流．
互感
磁通量
感应电动势
二、探究变压器的电压与匝数的关系
1．探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
(1)在该实验中，要探究的物理量是四个，即输入电压、输出电压、原线圈匝数和副线圈匝数，因此为了搞清关系，应该用_____________法．
(2)猜想：线圈两端的电压与其匝数可能有什么关系？原、副线圈的匝数对副线圈两端的电压是否都有影响？
控制变量
(3)设计实验方案：控制变量，分别探究．先保持原线圈的匝数不变，改变_____线圈的匝数，研究对输出电压的影响；然后，再保持副线圈的匝数不变，改变______线圈的匝数，研究对输出电压的影响．
(4)进行实验，记录数据．
(5)分析数据，得出结论：___________________
_________________________________．
副
原
原副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比
2．理想变压器：没有______________的变压器．
3．电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的_______之比，即： =____.
4．两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_______变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫________变压器．
能量损失
匝数
降压
升压
思考感悟：
变压器能改变恒定电流的电压吗？
提示：不能．因为变压器的变压原理是互感现象．若通过原线圈的电流为恒定电流，则在铁芯中激发的磁场为恒定磁场，副线圈中无感应电动势产生，所以变压器不能改变恒定电流的电压．
三、理想变压器原、副线圈中的电流
1．铜损和铁损
(1)铜损：变压器的线圈有_______，电流通过时要生热，损耗一部分能量，这种损耗叫做铜损．
(2)铁损：铁芯在交变磁场中反复磁化，也要损耗一部分能量使______发热，这种损耗叫做铁损．
电阻
铁芯
等于
2．理想变压器的规律
(1)电压关系：_________
(2)电流关系：_________(适用于只有一个副线圈的变压器)
(3)功率关系：输入功率_______输出功率．
核心要点突破
一、变压器的工作原理
图2－6－2
变压器的变压原理是电磁感应，
当原线圈上加交变电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势．如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈，其能量转换方式为：
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．(双选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　)
A．通以正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等
C．穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈中产生了感应电动势
D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈中
解析：选BC.原线圈通以正弦交变电流，电流的大小和方向都不断发生变化，所以原线圈产生的磁通量不断变化，A项错；因为是理想变压器，铁芯无漏磁，所以穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等，B项对；根据法拉第电磁感应定律知穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈中产生了感应电动势，C项对；很明显D项错．
二、理想变压器工作时的几个关系
2．功率关系
由于理想变压器没有各种能量损失，所以变压器输出功率等于输入功率，即：P2＝P1.
特别提醒： (1)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值其关系不成立．
(2)变压器高压圈匝数多而导线细，低压圈匝数少而导线粗，这是区别高、低压线圈的方法．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．
图2－6－3
三、变压器工作时的制约关系
1．电压制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2U1/n1.
2．电流制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)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I1＝n2I2/n1.
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，I2＝P2/U2；
(3)总功率P入＝P线＋P2.
即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(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.
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3.
图2－6－4
课堂互动讲练
变压器的工作原理
(单选)一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列哪个物理量不一定相等(　　)
A．交流的频率　　　　 　B．电流的有效值
C．电功率 D．磁通量变化率
例1
【精讲精析】　变压器可以改变原、副线圈中的电流，但是原、副线圈中的电流不一定有相同有效值，所以选B.由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈，因而原、副线圈的磁通量变化率相同
，D错．变压器的工作基础是电磁感应，副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的，A错．理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率，因此C错．
【答案】　B
【方法总结】　变压器工作时，原、副线圈电压和电流不一定相同，但对理想变压器来说，原、副线圈一定相同的量有：(1)电功率；(2)磁通量变化率；(3)交流的频率．
理想变压器电压、电流、功率的计算
例2
图2－6－5
【思路点拨】　解答本题时应把握以下三点：
(1)正弦交变电流峰值与有效值的关系．
(2)变压器原、副线圈电压与匝数的关系．
(3)电流表示数，电热和功率需用交变电流有效值计算．
1分钟内电阻发出的热量Q＝I2Rt＝102×10×60 J＝6.0×104 J，C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出＝U2I2＝100×10 W＝1.0×103 W，故D正确．
【答案】　D
理想变压器电路的动态分析
例3
图2－6－6
(双选)如图2－6－6所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为变压器原线圈两端的电压，I1为原线圈的电流，
则(　　)
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大
B．保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗功率增大
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大
【思路点拨】　本题是对变压器工作时，有关物理量的确定的综合考查，应注意到开关S的位置直接影响n1的大小，触头P的移动直接影响到R的大小．
【答案】　AD
【方法总结】　(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率．
(2)可以把理想变压器的副线圈看成给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法．
变式训练
图2－6－7
(双选)如图2－6－7所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是(　　)
A．U2变小、I3变小 B．U2不变、I3变大
C．I1变小、I2变小 D．I1变大、I2变大
解析：选BC.因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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