成才之路物理3-2交流电课件与练习5-4.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 交变电流,人教物理选修,3-2,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,采用交流供电的一个优点，是容易改变它的电压，如图所示是常见的一种变压器，请你探究一下它的工作原理,1,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,_,，也叫,_,；另一个线圈与负载连接，叫做,_,，也叫,_,2,理想变压器的功率关系为输入功率,_,输出功率,3,理想变压器中电压关系符合,_,；公式为,_,4,理想变压器如果只有一个原线圈和一个副线圈，则电流关系符合,_,，公式为,_,(1),变压器是用来改变交流电压和电流的设备原线圈和副线圈绕在同一闭合铁芯上如图所示的是最简单的变压器，只有一个副线圈,(2),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,谈一谈你对,“,互感现象是变压器工作的基础,”,这句话是怎样理解的？,答案：,变压器的原、副线圈绕在同一个铁芯上在原线圈上加上交变电压,U,1,时，原线圈中有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量既穿过原线圈又穿过副线圈，在原、副线圈中就产生感应电动势如果副线圈闭合，就会产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈其能量转换方式为：原线圈电能,磁场能,副线圈电能,.,若有多个副线圈时，有,P,1,P,2,P,3,，即,U,1,I,1,U,2,I,2,U,3,I,3,将,U,1,U,2,U,3,n,1,n,2,n,3,代入得,n,1,I,1,n,2,I,2,n,3,I,3,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,有一电子线路中使用的小变压器，变压比为,220V/6V,，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作为降压变压器使用，则电源,(220V),应接在,(,),A,ab,两端,B,cd,两端,C,ac,两端,D,bd,两端,答案：,B,(1),电压制约,当变压器原、副线圈的匝数比,(,n,1,/,n,2,),一定时，输出电压,U,2,由输入电压决定，即,U,2,n,2,U,1,/,n,1,.,(2),电流制约,当变压器原、副线圈的匝数比,(,n,1,/,n,2,),一定，且输入电压,U,1,确定时，原线圈的电流,I,1,由副线圈中的输出电流,I,2,决定，即,I,1,n,2,I,2,/,n,1,.,(3),负载制约,变压器副线圈中的功率,P,2,由用户负载决定，,P,2,P,负,1,P,负,2,；,变压器副线圈中的电流,I,2,由用户负载及电压,U,2,确定，,I,2,P,2,/,U,2,；,总功率,P,入,P,线,P,2,.,即变压器的输入功率是由输出功率决定的,(4),对理想变压器进行动态分析的两种常见情况,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,I,1,P,2,P,1,I,1,.,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,n,1,、,n,2,U,2,I,2,P,2,P,1,I,1,.,特别提醒：,(1),理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是,“,量出为入,”,，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率,(2),可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无内阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法,答案：,AC,关于理想变压器在使用中的判断，其正确的是,(,),A,当副线圈提供电能的用电器有一部分停止工作时，原线圈两端电压保持不变,B,当副线圈提供电能的电路中，并联更多的用电器，原线圈输入的电流随之增大,C,当副线圈与用电电路断开时，副线圈两端无电压D,当副线圈与用电电路断开时，原线圈两端无电压,答案：,AB,解析：,在选项,A,中，原线圈两端电压由电源维持副线圈两端电压,U,2,U,1,，由原、副线圈匝数比和原线圈两端电压共同决定，副线圈上所接负载的多少不影响原线圈的电压,在选项,B,中，原线圈输入的功率等于副线圈输出功率，由,I,1,U,1,P,出,可知，当输出功率增大时，原线圈输入电流,I,1,是增大的,在选项,C,中，当副线圈与用电电路断开时，副线圈中虽无电流，但线圈两端的感应电动势由于磁通量的变化还是存在的,在选项,D,中，原线圈两端电压由电源提供，与副线圈是否向用电电路供电无关,综上所述，本题正确答案就是,AB.,解决本题的关键：一是理解理想变压器的工作原理,(,互感现象,),；二是理解理想变压器的基本规律：电压变比关系、功率关系、电流变比关系；三是理解各物理量间的相互制约关系,.,(2010,浙江温州高二期中,),如图所示，一个变压器,(,可视为理想变压器,),的原线圈接在,220V,的市电上，向额定电压为,1.80,10,4,V,的霓虹灯供电，使它正常发光为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过,12mA,时，熔丝就熔断,(1),熔丝的熔断电流是多大？,(2),当副线圈电路中电流为,10mA,时，变压器的输入功率是多大？,答案：,(1)0.98A,(2)180W,(2010,保定市高二期中),如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原、副线圈上，,(,灯泡电阻不随温度变化,),，已知原、副线圈的匝数比,n,1,n,2,21,，电源电压为,U,，则,(,),答案：,AC,如图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，滑动片,Q,向上滑动时，电压表的读数将,_,，电流表的读数将,_,(,填,“,增大,”,、,“,减少,”,或,“,不变,”,，,R,表示滑动变阻器的总电阻,),解析：,电源的电压设为,U,1,，电压表的读数是副线圈两端电压，设为,U,2,，那么,U,2,=,U,1,.,当,P,向,b,移动时，,n,1,变大，,n,2,不变，所以,U,2,变小即电压表示数将变小，如果,R,和,R,不变，则副线圈中的电流将变小，原线圈中的电流将变小，即安培表的读数将变小,当,P,的位置不变时副线圈两端电压不变，故电压表的示数不变，滑动变阻器的触头向上滑动时，总电阻减小，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流增大，即安培表的示数将增大,答案：,减小减小不变增大,点评：,此类问题首先要根据题意分清变量和不变量，其次要明确变量之间的相互制约关系,电压：输入决定输出；电流和功率：输出决定输入,(2010,福州八县联考,),如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图变压器输入电压是市电网的电压，可以认为不变输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用,R,0,表示，变阻器,R,表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头,P,向下移动时，下列说法中错误的是,(,),A,相当于在增加用电器的数目,B,A,1,表的示数随,A,2,表的示数的增大而增大,C,V,1,表的示数随,V,2,表的示数的增大而增大,D,变压器的输入功率在增大,答案：,C,在实验室里有一学生用的小变压器，上面未标匝数，现要在不拆封的情况下测定其原、副线圈的匝数,n,1,和,n,2,，应如何测定？写出步骤，导出表达式,解析：,本题考查变压器的电压关系步骤：,(1),在原线圈引出线上接一开关,S,，并接在输入电压为,U,1,的交流电源上,(,可由学生电源提供,),；,(2),在副线圈的引出线间接一内阻较大的电压表；,(3),合上开关,S,，稳定后读出电压表的示数,U,2,，断开开关,S,；,(4),找一根漆包线，在铁芯上绕,n,3,匝，并把电压表接在其两端；,(5),合上开关,S,，稳定后读出电压表的示数,U,3,，断开开关,S.,点评：,在实验探究过程中，一是要确定设计原理，根据已学知识和方法进行合理迁移；二是要注意操作的安全性、准确性和方便性原则例如本题的测量过程中应注意：,原线圈中一定要串联开关；,U,1,取值开始不宜过大，要逐步试测，确定合适的,U,1,值；,n,3,的匝数不宜太少，以防,I,3,过大，发生事故；,电压表量程的选择应先大后小，以示数准确为原则,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,1100.,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？,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,