高二物理人教版选修3-2课件：第5章+第4节变压器

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『判一判』 √ (1)变压器的工作原理是电磁感应。 ( ) √ (2)变压器的工作基础是互感现象。 ( ) × (3)各种电流接入变压器的输入端，变压器都能正常工作。 √ ( ) √ • (4)原线圈的电压不随副线圈的输出电流的变化而变化。 × ( ) • (5)原线圈的电流随副线圈的输出电流的增大而增大。 ( )
• 答案：当开关S闭合后，变压器的原线圈中是恒定电流， 铁芯中的磁通量不变，副线圈中没有感应电动势，火花塞 上电压为零。当开关从闭合到突然断开，铁芯中磁通量突 然变小，在副线圈中会产生一个瞬时高电压(脉冲高电压 可达104V左右)，使火花塞产生电火花。
课 内 探 究
•探究一 理想变压器的工作原理及规律
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1．理想变压器的特点 (1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量。 (2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。 (3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副 线圈的输出功率。
• 2．工作原理 • 原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈 中产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势；当 副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供 电。从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能， 再将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电 压、电流均发生了变化。 3．电动势关系
如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连 到交流端，另一个线圈连到小灯泡上。 导学号 26760275
请同学们观察实验并思考：两个线圈没有直接连接，为什么灯泡却亮了？如 果将学生电源打到适当的直流电压挡上，灯泡还亮吗？
• 提示：①当一个线圈中接上交变电流时，变化的电流产生 变化的磁场，变化的磁场通过闭合的铁芯的导磁作用，进 入另一个线圈中，产生感应电动势，灯泡中有了感应电 流，故灯泡发光。通过互感现象，电源的能量可以从一个 线圈传输给另一个线圈。 • ②虽然学生电源的电压并不等于灯泡的额定电压，但是灯 泡可以正常发光，这说明，通过中间这个装置——变压器， 使加在灯泡上的电压等于灯泡的额定电压。说明，变压器 可以改变交变电流的电压。 • ③如果将图中的学生电源打到适当的直流电压挡上，灯泡 就不亮了。
ΔΦ 由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的 ，根 Δt ΔΦ ΔΦ E1 n1 据法拉第电磁感应定律有 E1＝n1 ，E2＝n2 ，所以 ＝ Δt Δt E2 n2
4．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 U1 n1 所以 ＝ U2 n2
•电压与匝数的关系 • 1．理想变压器 能量损失 • 没有__________ 的变压器。 • 2．电压与匝数的关系
3．两类变压器
n1 U1 匝数 n2 原、 副线圈的电压之比， 等于两个线圈的________之比， 即： ＝________ 。 U2
低 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__________ 的变压器。 高 (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__________ 的变压器。
则下列说法正确的有 导学号 26760277 ( BD ) A．电压表示数为 14.14V B．电流表的示数为 0.5A C．R1 消耗的功率为 20W D．原线圈输入交流电频率为 50Hz
『选一选』 如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同， 且都是“220V,40W”，当灯泡所消耗的功率都调于 20W 时，哪种台灯消耗的功率 最小 导学号 26760273 ( C )
解析：C 图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D 三图 中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。
5．功率关系 对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出。 6．电流关系 I1 U2 U1 n1 由功率关系，当只有一个副线圈时，由 U1I1＝U2I2，得 ＝ ，由 ＝ ， I2 U1 U2 n2 I1 n2 得： ＝ I2 n1
若有多个副线圈时，有 P1＝P2＋P3＋…，即 U1I1＝U2I2＋U3I3＋… 将 U1︰U2︰U3︰…＝n1︰n2︰n3︰…代入得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
『想一想』 汽车等交通工具中用电火花点燃汽油混合气，如图所示，已知汽车蓄电池电 压为 12V， 变压器匝数之比为 1︰100。 当开关 S 闭合后， 火花塞上电压为多少？ 当开关 S 从闭合到突然断开，可为火花塞提供瞬时高电压，产生电火花。蓄电池 提供的是直流电，为什么变压器的副线圈也能得到高电压呢？ 导学号 26760274
• 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。
(多选)图中理想变压器的原、副线圈匝数之比为 2︰1，电阻 R1＝ R2＝10Ω， 电表 、 均为理想交流电表。 若 R1 两端电压 u1＝10 2sin100πt(V)，
第五章
交变电流
第四节 变压器
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知道变压器的构造 理解变压器的工作原理 掌握变压器原副线圈中电压与匝数的关系，电 流与匝数的关系
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课 前 预 习
课 内Байду номын сангаас探 究
素 养 提 升 课 堂 达 标 课 时 作 业
课 前 预 习
•变压器原理 • • • • • • 1．构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 交流电源 (1)原线圈：与 __________相连的线圈。 负载 (2)副线圈：与__________相连的线圈。 2．原理 互感 __________现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大 磁场 小、方向不断变化，在铁芯中激发的__________也不断变 感应电动势 化，变化的磁场在副线圈中产生_____________。 • 3．作用 电压 周期 频率 • 改变交变电流的________，不改变交变电流的________和