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类型2018-2019版物理新导学笔记选修3-2江苏专用版课件:第五章 交变电流 4 .pptx

  • 上传人:weiwoduzun
  • 文档编号:5029923
  • 上传时间:2019-01-31
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    2018-2019版物理新导学笔记选修3-2江苏专用版课件:第五章 交变电流 4 .pptx
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    1、4 变压器,第五章 交变电流,学习目标,1.了解变压器的构造及几种常见的变压器,理解变压器的工作原理. 2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系,并能用它解决相关问题. 3.掌握理想变压器的功率关系,并能推导出原、副线圈的电流关系.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、变压器的原理 1.构造:由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,与交流电源连接的线圈叫 ,与负载连接的线圈叫 . 2.原理现象是变压器工作的基础.原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的 也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生 .,原线圈,副线圈,互感

    2、,磁场,感应电动势,二、电压与匝数的关系 1.理想变压器:没有 的变压器叫做理想变压器,它是一个理想化模型. 2.电压与匝数的关系 原、副线圈的 等于两个线圈的 ,即 . 3.理想变压器原、副线圈功率关系 P1 P2(填“”“”或“”).,能量损失,电压之比,匝数之比,4.两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫 变压器;副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫 变压器.,降压,升压,1.判断下列说法的正误. (1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.( ) (2)输入交变电流的频率越高,输出交变电流的电压就越高.( ) (3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.

    3、( ) (4)理想变压器不能改变交变电流的频率.( ),答案,即学即用,2.一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为401,则副线圈中的输出电压为_,输出功率为_,变压器原线圈中的电流为_.,250 V,50 kW,5 A,答案,解析,重点探究,导学探究 如图1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(原线圈)通过开关可以连接到交流电 源的两端,另一个线圈(副线圈)连到小灯泡 上.连接电路,接通电源,小灯泡能发光. (1)两个线圈并没有连接,小灯泡为什么会发光?,一、变压器的原理及电压与匝数的关系,图1,答案 当左边线

    4、圈加上交流电压时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右线圈中会产生感应电动势,右线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光.,答案,(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗?如果不相等,与什么因素有关?,答案,(3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗?为什么?,答案 不发光,因为无法在副线圈中产生感应电动势.,答案,解析 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的,面积S不变,故磁通量变化,A错误; 因理想变压器无漏磁,故B错误; 由互感现象知C正确; 原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能,原、副线圈通过磁场联系在一起,故D错误

    5、.,例1 关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是 A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈,答案,解析,导学探究 阅读教材回答下列三个问题: (1)什么是理想变压器?理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系?,二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系,答案,答案 理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率,即P入P出.,(2)根据能量守恒推

    6、导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.,答案 由能量守恒有P入P出,即U1I1U2I2.,例2 如图2所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2 21, 和 均为理想交流电表,灯泡电阻RL6 , AB两端电压u112 sin 100t(V).下列说法正确的是 A.电流频率为100 Hz B. 的读数为24 V C. 的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W,解析,答案,图2,1.电压表、电流表示数均为有效值. 2.理想变压器P入P出. 3.变压器不改变交变电流频率,即原、副线圈交变电流频率相等.,1.电压、电流、功率的制约关系 (1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比 一定时

    7、,输入电压U1决定输出电压U2,即U2 . (2)功率制约:P出决定P入,P出增大,P入增大;P出减小,P入减小;P出为0,P入为0. (3)电流制约:只有一个副线圈时,当变压器原、副线圈的匝数比 一定,且输入电压U1确定时,副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1,即I1 .,三、理想变压器的动态分析,2.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RI2P出P入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、n2U2I2P出P入I1.,例3 (多选)(20

    8、17南通、扬州、泰州、淮安四市第三次 模拟考试)如图3所示,T为理想变压器,电流表 、电 压表 均为理想交流电表.R1、R2为定值电阻,R3为滑动 变阻器,L为电感线圈,A、B两点间接正弦交流电,则 A.只将滑片P1下移时,电流表 示数变小 B.只将滑片P2下移时,电压表 示数变大 C.只增大交流电的电压时,电流表 示数变大 D.只增大交流电的频率时,电压表 示数不变,图3,解析,答案,解析 只将滑片P1下移时,变压器副线圈输出电压U2减小,由U1I1 可知,U1、R不变,I1减小,A正确; 只将滑片P2下移时,副线圈电路中的总电阻减小,U2不变,因此副线圈电路中的电流增大,R1两端的电压增大

    9、,R3两端的电压减小,电压表的示数减小,B错误; 只增大交流电的电压时,根据变压器的变压比公式可知,副线圈两端的电压增大,因此副线圈的电流增大,根据变压器的变流比公式可知,原线圈的电流增大,故电流表示数增大,C正确; 只增大交流电的频率时,电感线圈的感抗增大,副线圈电路中的总电阻增大,总电流减小,R1两端的电压减小,R3两端的电压增大,电压表示数增大,D错误.,1.自耦变压器 铁芯上只绕有一个线圈,如果把整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压,反之则可以升高电压,如图4所示.,四、自耦变压器和互感器,图4,2.互感器 交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围,不能直接测量高

    10、电压和大电流. 互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器. (1)电压互感器:实质是降压变压器,可以把高电压变成低电压.(如图5所示),图5,(2)电流互感器:实质是升压变压器,可以把大电流变成小电流.(如图6所示),图6,例4 (多选)图7甲、乙是配电房中的互感器 和电表的接线图,下列说法中正确的是 A.线圈匝数n1n2,n3n4 C.甲图中的电表是电压表,输出端不可短路 D.乙图中的电表是电流表,输出端不可断路,图7,解析,答案,解析 题图甲中的原线圈并联在电路中,为电压互感器,是降压变压器,n1n2,其中的电表为电压表;题图乙中的原线圈串联在电路中,为电流互感器,是升压变压器,

    11、n3n4,其中的电表为电流表,故选项C、D正确.,1.电压互感器应并联接入电路;电流互感器应串联接入电路. 2.电压互感器是把高电压变成低电压,故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2. 3.电流互感器是把大电流变成小电流,故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.,例5 (2016江苏单科4)一自耦变压器如图8所 示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、 b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部 分,接在c、d间作为副线圈,在a、b间输入电 压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2, 在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中 A.U2U1,U2降低 B.U2U1,U2升高 C.U2U1,U2降

    12、低 D.U2U1,U2升高,图8,解析,答案,达标检测,1.(变压器的工作原理)(多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中一定相同的物理量是 A.每匝线圈中磁通量的变化率 B.交变电流的频率 C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势,答案,1,2,3,4,2.(理想变压器基本关系的应用)(多选)如图9所示,将 额定电压为60 V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220 V 和2.2 A.以下判断正确的是 A.变压器输入功率为484 W B.通过原线圈的电流的

    13、有效值为0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比n1n2113,1,2,3,4,图9,解析,答案,1,2,3,4,解析 变压器的输入功率等于输出功率P1P2I2U22.260 W132 W,选项A错误;,3.(理想变压器的动态分析)如图10所示,理想变 压器原线圈输入电压uUmsin t,副线圈电路 中R0为定值电阻,R是滑动变阻器. 和 是理 想交流电压表,示数分别用U1和U2表示; 和 是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是 A.I1和I2表示电流的平均值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1

    14、变大 D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I2变大,答案,1,2,3,4,图10,解析,解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值,选项A、B错误.,1,2,3,4,4.(互感器)(多选)如图11所示,L1、L2是高压输电线, 图中两电表示数分别是220 V和10 A,已知甲图中原、 副线圈匝数比为1001,乙图中原、副线圈匝数比 为110,两变压器均为理想变压器,电表均为理想 电表,则 A.甲图中的电表是电压表,输电电压为22 000 V B.甲图是电流互感器,输电电流是100 A C.乙图中的电表是电压表,输电电压为22 000 V D.乙图是电流互感器,输电电流是100 A,1,2,3,4,解析,图11,答案,题图甲是电压互感器,故B错误; 题图乙是电流互感器,电表是电流表,故C错误;,1,2,3,4,

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