3.3 变压器第2课时—【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册课件（19张PPT）
文档属性
| 名称 | 3.3 变压器第2课时—【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册课件（19张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 459.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-25 23:27:27 | ||
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文档简介
3.3 变压器
选择性必修二第三章 交变电流
第2课时
1、理想变压器的特点是什么？
课前复习提问
2、理想变压器的电压、电流与匝数关系式是什么？
3、理想变压器的输入与输出功率是什么关系？
此公式只适用于一个副线圈的变压器
有多个副线圈的理想变压器的问题
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：
例1：如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝100，两个副线圈的匝数分别为n2＝5和n3＝10，L1是“2 V 2 W”的小灯泡，L2是“4 V 4 W”的小灯泡。当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电压和电流分别为( )
A．40 V 1/20 A B．6 V 1/20 A
C．40 V 3/20A D．6 V 3/20 A
C
深夜比黄昏时相比，家里的灯更亮，为什么？
引入新课
一、观察演示实验，探究负载与输入电流关系
现象：变压器输入电流随负载增加（总电阻减小）而变大；反之，变小。
做教材60页第5题，解释“深夜灯更亮”现象。
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
输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
I1
I2
n1
n2
U1
U2
R
电源 U1 U2
n2
n1
I2 P出 P入 I1
I2
U2
R
U2
*输入电压U1和变压比n1：n2决定输出电压的大小
*输出电压和用电器电阻决定输出电流I2的大小
*输出电流和变压比决定输入电流I1的大小
*输出功率决定输入功率的大小 （相同）
例2．(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦式交流电源，则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
答案 BC
二、其它类型变压器
1.自耦变压器
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
2.互感器
A
电流互感器
电压互感器
V
使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数
使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数
例3．钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是( )
A．该测量仪可测量直流的电流
B．载流导线中电流大小I0＝I/n
C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流
D．若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小
答案 C
例4（选）.为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图．
问：（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是什么？
（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为什么会产生感应电流？
解析 发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的a侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示），它们分别将用电器和火线、零线串联起来，220V交变电流在MNO、GRK与发电厂之间流过；铁芯的b侧有另一个线圈与电磁继电器J的线圈（图中未画出）并联，室内电路正常工作时，b线圈没有电流，J保持导通状态，当漏电时，b线圈便会产生感应电流，推动电磁继电器J切断用电器的电路，从而防止事故的发生．
答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流．
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流．
例5（选用）.（1999全国卷）如图是4种亮度可调的台灯的电路的示意图，它们所用的灯泡相同，且都是“220V 40W”，当灯泡消耗的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小？
解析 理想变压器的输入功率等于输出功率，在变压器上是没有功率损失的，所以含有变压器的台灯消耗功率就等于灯泡消耗的功率．而其余三种电路中有另外的变阻器，除灯泡消耗功率外，在变阻器上有额外的功率损失．
答案 C
选择性必修二第三章 交变电流
第2课时
1、理想变压器的特点是什么？
课前复习提问
2、理想变压器的电压、电流与匝数关系式是什么？
3、理想变压器的输入与输出功率是什么关系？
此公式只适用于一个副线圈的变压器
有多个副线圈的理想变压器的问题
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：
例1：如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝100，两个副线圈的匝数分别为n2＝5和n3＝10，L1是“2 V 2 W”的小灯泡，L2是“4 V 4 W”的小灯泡。当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电压和电流分别为( )
A．40 V 1/20 A B．6 V 1/20 A
C．40 V 3/20A D．6 V 3/20 A
C
深夜比黄昏时相比，家里的灯更亮，为什么？
引入新课
一、观察演示实验，探究负载与输入电流关系
现象：变压器输入电流随负载增加（总电阻减小）而变大；反之，变小。
做教材60页第5题，解释“深夜灯更亮”现象。
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
输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
I1
I2
n1
n2
U1
U2
R
电源 U1 U2
n2
n1
I2 P出 P入 I1
I2
U2
R
U2
*输入电压U1和变压比n1：n2决定输出电压的大小
*输出电压和用电器电阻决定输出电流I2的大小
*输出电流和变压比决定输入电流I1的大小
*输出功率决定输入功率的大小 （相同）
例2．(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦式交流电源，则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
答案 BC
二、其它类型变压器
1.自耦变压器
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
2.互感器
A
电流互感器
电压互感器
V
使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数
使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数
例3．钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是( )
A．该测量仪可测量直流的电流
B．载流导线中电流大小I0＝I/n
C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流
D．若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小
答案 C
例4（选）.为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图．
问：（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是什么？
（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为什么会产生感应电流？
解析 发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的a侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示），它们分别将用电器和火线、零线串联起来，220V交变电流在MNO、GRK与发电厂之间流过；铁芯的b侧有另一个线圈与电磁继电器J的线圈（图中未画出）并联，室内电路正常工作时，b线圈没有电流，J保持导通状态，当漏电时，b线圈便会产生感应电流，推动电磁继电器J切断用电器的电路，从而防止事故的发生．
答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流．
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流．
例5（选用）.（1999全国卷）如图是4种亮度可调的台灯的电路的示意图，它们所用的灯泡相同，且都是“220V 40W”，当灯泡消耗的功率都调至20W时，哪种台灯消耗的功率最小？
解析 理想变压器的输入功率等于输出功率，在变压器上是没有功率损失的，所以含有变压器的台灯消耗功率就等于灯泡消耗的功率．而其余三种电路中有另外的变阻器，除灯泡消耗功率外，在变阻器上有额外的功率损失．
答案 C