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(3)课件

第六节　变压器\n一、变压器1.用途:改变电压.2.构造:由铁芯和绕在铁芯上的组成.与电源连接的线圈叫做(也称为初级线圈);与负载连接的线圈叫做(也称为次级线圈).3.原理:原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量,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.4.互感现象:原、副线圈中发生的现象.交流闭合线圈原线圈副线圈感应电动势交变电流相互感应\n二、理想变压器原、副线圈基本量的关系1.理想变压器:忽略原、副线圈的和各种电磁能量损失的变压器.电阻匝数3.功率关系:原线圈的输入功率副线圈的输出功率.等于反比5.两类变压器:当n2>n1,能使电压升高,这类变压器叫做升压变压器;当n2<n1,能使电压降低,这类变压器叫做降压变压器.\n要点一理想变压器的工作原理答案:由于原线圈中磁通量的变化快慢通过副线圈,则副线圈中产生的交变电流的频率与之相同,由此可知变压器不能改变交变电流的频率.【问题导引】变压器能否改变交变电流的频率?\n【要点透析】1.理想变压器的特点(1)铁芯封闭性好,无漏磁现象.每匝线圈中所产生感应电动势相等.(2)不计铜损.(3)不计铁损.2.理想变压器原、副线圈物理量之间的关系\n【典例1】\n〚思路探究〛(1)相对于交变电压u0来说,原线圈的作用是什么?其电压关系怎样?答案:原线圈相当于负载与灯泡L1串联,其电压分配关系为U=UL1+U1.(2)副线圈在电路中的作用是什么?答案:副线圈接入灯泡正常发光,副线圈在电路中起到电源的作用.答案:AC\n方法技巧理想变压器关系式的应用\n〚针对训练1-1〛(多选)如图,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A.以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3\n答案:BD\n要点二理想变压器的动态分析答案:理想变压器副线圈消耗了多少能量,原线圈必定提供了多少能量,反过来原线圈提供了副线圈不消耗,或原线圈提供的多副线圈消耗的少,都是不符合能量守恒定律的.所以,理想变压器副线圈的输出功率决定原线圈的输入功率,副线圈的输出电流决定原线圈的输入电流.【问题导引】如何从能量守恒的角度分析理想变压器原、副线圈功率制约关系、电流制约关系?\n【要点透析】1.理想变压器的几个因果关系当理想变压器的匝数比不变时,如图所示各量相互关系如下:(2)输出电流I2决定输入电流I1,在输入电压一定的情况下,输出电压U2也被完全确定,当负载电阻R增大时,I2减小,则I1相应减小;反之,I1相应增大.(3)输出功率P2决定输入功率P1,理想变压器的输入功率与输出功率相等,即P1=P2.\n2.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.\n【典例2】(多选)如图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为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流,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P的位置及U1不变,S由b合到a时,R消耗的功率减小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将减小\n〚思路探究〛(1)S位置变动,改变的是什么?如何分析电路的变化?答案:S位置变动,改变的是原线圈的匝数n1,则U2变化、输出功率变化,从而使输入功率变化,输入电流变化.(2)P变动,改变的是什么?如何分析电路的变化?答案:P变动改变的是负载电阻的阻值,则输出功率变化,从而使输入功率变化,输入电流变化.答案:AB\n方法技巧理想变压器的制约关系在变压比一定时,当输入电压一定,则输出电压一定,当负载变化时,输出电流变化,输出功率变化,故输入电流、输入功率也相应变化.\n〚针对训练2-1〛图示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2A,电流表A2的示数增大了0.8A,则下列说法正确的是()A.电压表V1示数增大B.电压表V2、V3示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动\n答案:D解析:变压器为理想变压器,输入、输出电压与电路变化无关,选项A、B错误;由滑片位置变化引起A1、A2示数的变化情况可知,变压器中输出电压小于输入电压,该变压器为降压变压器,故选项C错误;由于A2增大,则外电阻变小,则变阻器滑片由c向d滑动,故选项D正确.\n1.一个正常工作的理想变压器的原副线圈中,下列的哪个物理量一定相等()A.交变电流的电压B.交变电流的电流C.输入和输出的电功率D.没有物理量相等C解析:变压器可以改变原副线圈中的电压和电流,因此原副线圈中的电压和电流一般是不相同的,所以A、B错;由于理想变压器不消耗能量,故原线圈输入功率等于副线圈输出功率,C对,D错.\n2.如图(甲)所示电路中,电流表A1、A2、A3为相同的电流表,C为电容器,电阻R1、R2、R3的阻值相同,线圈L的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图(乙)所示,则在t1～t2时间内()A.电流表A1的示数比A2的小B.电流表A2的示数比A3的小C.电流表A1和A2的示数相同D.电流表的示数都不为零C解析:由于在原线圈内是均匀变化的磁场,因此在副线圈上产生恒定的电压,故电流表A3的示数为零,电流表A1和A2的示数不为零且相同,选项C正确.\n3.(多选)如图所示,一理想变压器原线圈的匝数n1=1100匝,副线圈的匝数n2=220匝,交流电源的电压u=220sin(100πt)V,R为负载电阻,电压表、电流表均为理想电表,则下列说法正确的是()A.输入交流的频率为100HzB.电压表的示数为44VC.电流表A1的示数小于电流表A2的示数D.变压器的输入功率大于输出功率BC\n\n4.(多选)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后()A.A1示数变大,A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大,A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小,V1与V2示数的比值变大D.V2示数不变,V1与V2示数的比值不变AD\n解析:电源电压有效值不变,所以V1示数不变,原、副线圈的电压之比等于匝数之比,匝数之比不变,故V2示数不变,V1与V2示数的比值也不变,所以选项C错误,D正确;当开关S闭合后,副线圈电路中的电阻减小,因为电压不变,所以副线圈电路中的电流增大,A2的示数增大,原、副线圈的电流之比等于匝数反比,匝数之比不变,A1与A2示数的比值不变,A1的示数也增大,所以选项A正确,B错误.