人教版高中物理选修3-2课件2-第5章件2-第5章第4节7646

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第五章 交变电流
有的同学误认为通过原、副线圈电流与该线圈匝数 一定总成反比．
辨析：只有当有一个副线圈时，II12＝nn21才成立．当有两 个副线圈时，通过原、副线圈的电流与该线圈的匝数不再成 反比．
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第五章 交变电流
3．输入、输出的制约关系 (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U1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.
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第五章 交变电流
有的同学误认为原、副线圈匝数一定，原线圈两端 电压一定，则通过原线圈电流一定．
辨析：原线圈不是纯电阻电路，I＝UR不成立，确定 I1 变化应由 I1n1＝I2n2 确定．
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第五章 交变电流
线圈串、并联的分析和计算方法 对于线圈的串、并联，与电阻的串、 并联相类似，一方面要判断两线 圈接头的连接关系，另一方面还要 判断两线圈的绕向关系． 判断方法：可假定某时刻一线圈中有某一流向的电 流，如图中两线圈，将b、c相连，a、d作为输出端，假 设电流从a端流入，则两线圈电流反向，故两线圈磁通量 相抵消，其匝数为两线圈匝数差．
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第五章 交变电流
(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.
第五章 交变电流
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第五章 交变电流
第4节 变压器
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第五章 交变电流
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第五章 交变电流
教材要点解读
对应学生用书P41
1．变压器的构造 如图所示，变压器是由闭合铁芯 和绕在铁芯上的两个线圈组成的．一个 线圈与交流电源连接，叫做原线圈 n1(又称初级线圈)；另一个线圈与负载 连接，叫做副线圈n2(又称次级线圈)， 作为用电器的电源．
【方法总结】 解决这类问题要抓住理想变压器的三个基本关系式： (1)功率关系式 P 入＝P 出． (2)电压关系式：UU12＝nn12. (3)电流关系式：II12＝nn21.然后根据题目特点，合理选取关 系式，推理计算．
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第五章 交变电流
(2010· 山 东 高 考 ) 一 理 想 变 压 器 原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规 律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变 阻器的触头．下列说法正确的是( )
B．240 V,0.025 A D．240 V,0.05 A
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第五章 交变电流
【解析】 副线圈电压 U2＝12 V，由UU12＝nn12得 U1＝240 V，副线圈中电流 I2＝2·UP＝1 A，由II21＝nn21得 I1＝0.05 A.
【答案】 D
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第五章 交变电流
【答案】 B
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第五章 交变电流
【方法总结】
变压器的工作原理是互感现象，因此对直流电不适用；
对于“回”字状理想变压器，由于铁芯中的ΔΔΦt 处处相同，
E1＝n1ΔΔΦt ，E2＝n2ΔΔΦt ，而 E1＝U1，E2＝U2，所以才有UU12＝
n1 n2
；对于
其它类
型的变
压器要用
变压器
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第五章 交变电流
(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．
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第五章 交变电流
(2010·天津高考)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( )
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第五章 交变电流
(2)电压关系 由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压 U1＝E1，副线圈两端的电压 U2＝E2，所以UU12＝nn12. 当有 n 组线圈时，则有：Un11＝Un22＝Un33… (3)功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失， P 入＝P 出． (4)电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝ I2U2，得II12＝UU21＝nn21.当有多个副线圈时 I1U1＝I2U2＋I3U3＋… 得 I1n1＝I2n2＋I3n3＋…
答案：AD
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第五章 交变电流
如图所示为一理想变压器．S为单刀双掷开 关，P为滑动变阻器的滑片，U1为变压器原线圈两端的电 压，I1为原线圈中的电流，则( )
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Байду номын сангаас
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第五章 交变电流
A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b上时，I1将增 大
B．保持P的位置及U1不变，S由b合到a上时，R消耗 的功率减小
的工作
原理加以
分
析．
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第五章 交变电流
在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示 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( )
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第五章 交变电流
A．当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为110 V
B．当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为55 V
C．当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为220 V
D．当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为110 V
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第五章 交变电流
解析：本题的关键是每个线圈产生的磁通量只有一半通 过另一线圈．根据法拉第电磁感应定律和变压器的变压比 有：当线圈 1 作为输入端时，
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第五章 交变电流
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz B．副线圈输出电压的有效值为31 V C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
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第五章 交变电流
解析：由图象可知原线圈输入电压的最大值：Um＝311 V，T＝2×10－2 s，则原线圈输入电压的有效值：U1＝U2m＝ 220 V，f＝T1＝2×110－2 s＝50 Hz，选项 A 正确．由UU12＝nn12可 得：U2＝nn21U1＝22 V，B 错误．P 向右移动时，副线圈的电 阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原 线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流 比不变，C 错误．P 向右移动时，副线圈的电阻减小，副线 圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D 正确．
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第五章 交变电流
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第五章 交变电流
电压互感器和电流互感器副线圈都需要接地．
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第五章 交变电流
3．自耦变压器 如图丙、丁所示即为自耦变压器．自耦变压器的原 线圈和副线圈是同一个线圈，负载处有一触头可以调节 原、副线圈的匝数比．
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第五章 交变电流
解题方法指导
对应学生用书P42
【答案】 ABD
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第五章 交变电流
【方法总结】 处理这类问题的基本方法： (1)首先抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电 压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率决定输入功 率． (2)把副线圈当做电源 ，研究副线圈电路电阻的 变 化． (3)根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变 化、功率的变化． (4)据理想变压器变流规律和功率规律判定原线圈电 流的变化及输入功率的变化．
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第五章 交变电流
1．理想变压器 (1)变压器铁芯内无漏磁； (2)原、副线圈不计电阻，即线圈不产生焦耳热． (3)因不计一切电磁能量损失，所以理想变压器的输 入功率等于输出功率．
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第五章 交变电流
2．理想变压器各物理量间的关系 (1)电动势关系 由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈 都具有相同的ΔΔΦt ，根据法拉第电磁感应定律有 E1＝n1ΔΔΦt ， E2＝n2ΔΔΦt ，所以EE12＝nn12.
如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比
n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运 动切割磁感线时，电流表A1的示数为12 mA，则电流表A2 的示数为( )
A．3 mA
B．0
C．48 mA
D．与负载R的值有关
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第五章 交变电流
【解析】 当导体棒做匀速直线运动切割磁感线 时，在原线圈中产生恒定不变的电流，铁芯中产生的磁场 是不变的，穿过副线圈的磁通量不变，不能在副线圈中产 生感应电流．
UU12＝nn12ΔΔΔΔΦΦtt 21＝nn12ΔΔΦΦ12＝21×21＝41，
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第五章 交变电流
因为 U1＝220 V，所以 U2＝55 V，所以选项 B 对． 当线圈 2 作为输入端时， UU12′ ′＝nn12ΔΔΦΦ12′ ′＝21×12＝1， 因为 U2′＝110 V，所以 U1′＝110 V，所以选项 D 对． 答案：BD
4．变压器的作用 改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频 率．
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第五章 交变电流
变压器不能改变恒定电流的电压．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．
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第五章 交变电流
原线圈和副线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯 由涂有绝缘漆的硅钢片叠加而成．
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第五章 交变电流
2．变压器的符号 变压器在电路图中的符号如图所示．
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第五章 交变电流
3．变压器的原理
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第五章 交变电流
如图所示，互感现象是变压器工作的基础，电流通 过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在 不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副 线圈中产生感应电动势，副线圈也能够输出电流．
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第五章 交变电流
(2012·高考海南单科)如图，理想变压器原、副 线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联 在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中 电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是( )
A．120 V,0.10 A C．120 V,0.05 A
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第五章 交变电流
1．电压互感器：如图甲所示，原线圈并联在高压电 路中，副线圈接电压表．互感器将高电压变为低电压，通 过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电 压．
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第五章 交变电流
2．电流互感器：如图乙所示，原线圈串联在待测大 电流电路中，副线圈接电流表．互感器将大电流变成小电 流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出大电流 电路的电流．
B S 由 b 合到 a 上时，n1 增大，情况与 A 恰好相反，P2 将减小 √
C
P 上滑时 R 增大，P2＝UR22减小，又 P1＝P2，P1＝I1U1，从而 I1 ×
减小
D U1 增大，由UU12＝nn21，可知 U2 增大，I2＝UR2随之增大；由II12＝nn21 √ 可知 I1 也增大
故选ABD.
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
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第五章 交变电流
【解析】 逐项分析如下
选项
诊断
结论
A
S 由 a 合到 b 上时，n1 减少，由 U2＝nn12U1 可知 U2 增大，P2＝UR22 √
随之增大，而 P1＝P2，又 P1＝I1U1，所以 I1 也增大