2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第3章交变电流3.3变压器(2)课件

3变压器\n电压闭合铁芯原线圈副线圈交变的磁通量感应电动势\n\n电阻匝数之比等于成反比升压降压\n\n\n\n二、变压器的制约和动态分析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.\n3．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．动态分析(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.\n1．自耦变压器：铁芯上只绕有一个线圈,三个抽头,线圈既提供原线圈,又提供副线圈,自耦变压器变压规律与一般变压器相同．如调压变压器是一种自耦变压器．如图2－6－1所示．三、几种常见变压器\n2．互感器(1)电压互感器：用来把高电压变成低电压,副线圈比原线圈匝数少,它的原线圈并联在高压电路上,副线圈接入交流电压表,如图2－6－2甲．(2)电流互感器：用来把大电流变成小电流,副线圈比原线圈匝数多,原线圈串联在被测电路中,副线圈接入交流电流表,如图2－6－2乙．\n3．钳形电流表(简称钳表)：是一种把电流互感器与电流表连成一体的交流测量仪表,如图2－6－3所示,它的次级线圈与交流电流表相连．夹住的交流输电线即相当于互感器的初级线圈,其中变化的电流引起铁芯中磁场的变化,使次级线圈中产生感应电流,从而电流表就有了示数．\n\n答案C\n\n【变式1】图2－6－5甲是某燃气炉点火装置的原理图．转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,为交流电压表．当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体．以下判断正确的是()．图2－6－5\n答案BC\n【典例2】一理想变压器给负载供电,变压器输入电压不变,如图2－6－6所示,如果负载电阻的滑片向上移动,则图中所有交流电表的示数及输入功率变化情况正确的是()．A．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减小,P减小\n解析理想变压器输入电压不变,则输出电压不变,故表V1、V2示数不变；滑片向上移,使负载电阻增大,因而,副线圈中的电流I2减小,由于变压比不变,故原线圈中的电流也将减小；输出功率P出＝U2I2减小,P入＝P出,因而输入功率也将减小．答案C借题发挥理想变压器的动态问题分析,大致有两种情况：一是负载电阻不变,原、副线圈的电压U1、U2,电流I1、I2,输入和输出功率P1、P2随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变,上述各量随负载电阻变化而变化的情况．不论哪种情况都要注意：(1)根据题意分清变量和不变量；(2)要弄清“谁决定谁”的制约关系．\n【变式2】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.和为理想电压表,读数分别为U1和U2；、和为理想电流表,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\n答案BC\n【典例3】一个次级有两个不同副线圈的理想变压器,如图2－6－8甲所示．图2－6－8乙将两盏标有“6V、0.9W”和一盏标有“3V、0.9W”的三盏灯泡全部接入变压器的次级,且能够正常发光．已知U1＝220V,匝数如图．(1)请在次级画出连接的示意图．(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小．\n\n由以上所求数据可知,当两盏“6V、0.9W”的灯泡并联再与“3V、0.9W”灯泡串联接入U13时恰能正常发光,如下图所示．\n答案(1)见解析图(2)0.012A借题发挥解决多次级的变压器问题应注意：①原线圈上的功率等于各个副线圈上的功率之和．②若几个副线圈需相互连接,应由其绕向确定两端电势的高低．\n【变式3】如图2－6－9所示为一理想变压器在两种情况下工作的示意图．其中灯泡L2、L3的功率均为P,且L1、L2、L3为相同的灯泡,原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1,则图2－6－9甲中L1的功率和乙中L1的功率分别为()．\n答案B\n开拓视野“日”字形铁芯的变压器问题在“日”字形铁芯的变压器中,穿过每个臂上的磁通量并不相等．\n【典例4】在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在如图2－6－10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.在不接负载的情况下()．A．当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压220V时,线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压110V时,线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压110V时,线圈1输出电压为110V\n答案BD\n\n解析先计算副线圈的电压的有效值,原线圈电压的有效值为220V,根据电压之比等于匝数之比可以得到副线圈的电压的有效值为110V,根据负载电阻的大小可以知道副线圈中输出电流为2A,根据原、副线圈的输入和输出功率相等可以知道原线圈中电流为1A.答案A\n\n答案C\n\n答案C\n4.如图2－6－14所示为一理想自耦变压器,当它的滑键P向b方向移动时,R和R′保持不变,电压表读数将________,电流表的读数将________；若P的位置不动,变压器滑片Q向上滑动时,电压表的读数将________,电流表的读数将________．(填“增大”、“减小”或“不变”,R表示滑动变阻器的总电阻)\n变小　变小　不变　增大答案\n5．如图2－6－15所示为一理想变压器,n1为原线圈,接一正弦交流电,n2＝n3,在n2、n3两个线圈上分别获得35V电压,要想得到70V电压,c、d、e、f怎样连接()．A．d、e连在一起,c、f为输出端B．c、f连在一起,e、d为输出端C．e、c连在一起,f、d为输出端D．f、d连在一起,e、c为输出端解析两个线圈串联后,要注意使电动势的方向要相同,如果接反了,输出电压就变为零．答案CD多次级的变压器问题\n6．如图2－6－16所示,变压器初次级线圈匝数分别为n1＝1000匝,n2＝500匝,n3＝200匝,次级线圈n2、n3分别接一个电阻R＝55Ω的灯泡,初级线圈上接入U＝220V交流电,求：(1)两次级线圈输出电功率之比；(2)初级线圈中的电流．\n答案(1)25∶4(2)1.16A