教科版 (2019)選擇性必修 第二冊第三章 交流電3 變壓器示范課ppt課件

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基礎(chǔ)落實·必備知識全過關(guān)
重難探究·能力素養(yǎng)全提升
學(xué)以致用·隨堂檢測全達標
一、變壓器的結(jié)構(gòu)與原理1.變壓器的構(gòu)造由　　　　　　和繞在鐵芯上的兩個線圈組成,如圖所示。?(1)原線圈:一個線圈與交流電電源連接,叫作原線圈,也叫初級線圈。
(2)副線圈:一個線圈與　　　　連接,叫作副線圈,也叫次級線圈。 兩個線圈間是絕緣的?
2.原理　 　現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)。原線圈中交變電流在鐵芯中激發(fā)交變的磁場,交變的　　　　　穿過原、副線圈,在原、副線圈中產(chǎn)生　　　　　　　　。?3.作用改變交變電流的　　　　,不改變交變電流的　　　　和　　　　。?
二、變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系1.理想變壓器(1)定義:沒有　　　　損失的變壓器。?(2)特點:①忽略　　　　;?②忽略一切能量損耗。 輸入功率與輸出功率相等2.電壓與匝數(shù)的關(guān)系變壓器改變交變電流的電壓,理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的　　　　之比,即?3.兩類變壓器副線圈的電壓比原線圈電壓低的變壓器叫　　　　變壓器,副線圈的電壓比原線圈電壓高的變壓器叫　　　　變壓器。?
三、電壓互感器和電流互感器1.電壓互感器(1)特點:降壓變壓器。
(2)原理:初級　　　　在高壓交流線路上,次級與交流　　　　表相連,由于它的原、副線圈匝數(shù)比已知,根據(jù)電壓表測出的次級輸出電壓值和銘牌上的變壓比就可以算出高壓線兩端的電壓值。?(3)變壓比:初級輸入電壓與次級輸出電壓之比。(4)安全防護:為防止高低壓線圈間以及高壓線圈與　　　　間的絕緣部分被擊穿造成觸電事故,副線圈必須接地。?
2.電流互感器(1)特點:升壓變壓器。
(2)原理:原線圈　　　　在被測交流電路中,副線圈與交流　　　　表相連,根據(jù)變流比就可以算出被測電路中的電流。?(3)安全防護。①使用時　　　　線圈必須接地;?②使用時不許將副線圈　　　　。?
情境鏈接如圖所示,把兩個線圈套在同一個閉合鐵芯上,一個線圈連接到交流電源的兩端,另一個線圈連接到小燈泡上,小燈泡能發(fā)光。閉合鐵芯的作用是什么?兩個線圈并沒有直接接觸,小燈泡為什么能發(fā)光?
提示 閉合鐵芯的作用是形成一個閉合磁路,使原、副線圈的磁通量變化情況基本相同;原線圈中變化的電流在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,進而有感應(yīng)電流,使小燈泡發(fā)光。
教材拓展閱讀教材P73“發(fā)展空間”的內(nèi)容可知,在理想情況下,變壓器輸入功率等于輸出功率,由此推導(dǎo)出原、副線圈電流的比與匝數(shù)成反比,那么如果副線圈不是一個,結(jié)果如何呢?
提示 根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率可推導(dǎo)出I1U1=I2U2+I3U3+…,得I1n1=I2n2+I3n3+…。
易錯辨析(1)實際生活中,不存在原線圈與副線圈匝數(shù)相等的變壓器。(　　)(2)理想變壓器不僅可以改變交變電流的電壓和電流,還可以改變交變電流的功率和頻率。(　　)(3)變壓器也能直接改變穩(wěn)恒直流電壓。(　　)(4)變壓器不但能改變交變電流的電壓,還能改變交變電流的頻率。(　　)(5)正常工作的變壓器當副線圈與用電器斷開時,副線圈兩端無電壓。(　)
探究點一　變壓器的原理及基本關(guān)系
如果將變壓器的原線圈接到電池正負極上,在副線圈上還能輸出電壓嗎?
提示 不能。變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象,在原線圈上接電池,在鐵芯中不會形成變化的磁場,所以在副線圈上不會有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。
1.理想變壓器的特點(1)原、副線圈的電阻不計,不產(chǎn)生熱量。(2)變壓器的鐵芯無漏磁,原、副線圈磁通量無差別。(3)變壓器自身的能量損耗不計,原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率。(4)原、副線圈的交變電流的周期T和頻率f相同。
(2)功率關(guān)系:對于理想變壓器,不考慮能量損失,P入=P出。(3)電流關(guān)系:由功率關(guān)系可知,當只有一個副線圈時,I1U1=I2U2,得
特別提示　理想變壓器的三點注意(1)變壓器不能改變直流電壓。(2)變壓器只能改變交變電流的電壓和電流,不能改變交變電流的頻率。(3)理想變壓器本身不消耗能量。
【例1】 (多選)(2023海南期末)如圖所示的變壓器,原線圈匝數(shù)為n1=2 200,輸入電壓隨時間變化為U=220 cs 100πt(V),將阻值為10 Ω的電阻R接在副線圈AB兩端時,功率為10 W。下列說法正確的是(　　)A.副線圈中的電流為1 AB.原線圈中的電流為 AC.副線圈AB兩端電壓的頻率為100 HzD.副線圈的匝數(shù)為141
對點演練1 (多選)(2023北京師大附中高二期末)某同學(xué)用如圖甲所示的可拆變壓器探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系,在實驗時組裝的變壓器如圖乙所示。在鐵芯上原、副線圈接入的匝數(shù)分別為n1和n2。該同學(xué)將原線圈接在學(xué)生電源上,分別測量原、副線圈的電壓U1和U2。下列說法正確的是(　　)
A.原線圈應(yīng)接在學(xué)生電源直流電壓輸出端B.若原線圈電壓一定,只增加原線圈的匝數(shù)會減小副線圈的輸出電壓C.若鐵芯B沒有安裝在鐵芯A上,U1∶U2>n1∶n2D.無論鐵芯B是否安裝在鐵芯A上,U1∶U2=n1∶n2
探究點二　理想變壓器工作時的制約關(guān)系
如圖所示,理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2,輸電線的等效電阻為R。開始時,開關(guān)S斷開。當開關(guān)S接通時,副線圈兩端M、N的輸出電壓減小嗎?副線圈輸電線等效電阻R上的電壓如何變化?原線圈的電流如何變化?
提示 由于輸入電壓不變,當S接通時, M、N兩端輸出電壓不變。總電阻變小,由歐姆定律知,流過R的電流增大,等效電阻上的電壓UR=IR增大。副線圈輸出電流增大,原線圈輸入電流I1也增大。UMN不變,UR變大。
1.理想變壓器的制約關(guān)系
2.含有多個副線圈的變壓器計算具有兩個或兩個以上副線圈的變壓器問題時,需注意三個關(guān)系:功率關(guān)系:P1=P2+P3+P4+…+Pn;電流關(guān)系:n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+…+nnIn。
【例2】 (多選)(2023浙江溫州高二期末改編)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,在副線圈的回路中接有阻值為R=200 Ω的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓300 V的正弦交流電源上,則(　　)
A.電阻R兩端的電壓為100 VB.如果在電阻R上再并聯(lián)一個相同的電阻,其兩端的電壓為50 VC.原、副線圈回路中的電流之比為1∶3D.原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率之比為3∶1
對點演練2(多選)如圖所示,理想變壓器的原線圈接在u=220 sin 100πt(V)的交流電源上,副線圈接有R=55 Ω的負載電阻,原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1,電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是(　　)
A.原線圈的輸入功率為220 WB.電流表的讀數(shù)為1 AC.電壓表的讀數(shù)為110 VD.如果在電阻R上再并聯(lián)一個相同的電阻,原線圈輸入功率變大
探究點三　兩種常見變壓器
鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)簡圖如圖甲所示,現(xiàn)用其測量一電纜線中的電流,如圖乙所示,若電流表上指示的電流為I,已知表中線圈的匝數(shù)為n,這種電流表能測量恒定電流嗎?待測電纜中電流是多少?
提示 鉗形電流表工作原理是電磁感應(yīng)規(guī)律,不能測量恒定電流,主要應(yīng)用在交變電流中;根據(jù)變壓器原理可得 ,所以圖中電纜線中的電流為nI。
1.自耦變壓器自耦變壓器的示意圖如圖1所示。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈。如果把整個線圈作原線圈,副線圈只取原線圈的一部分,就可以降低電壓;如果把線圈的一部分作原線圈,整個線圈作副線圈,就可以升高電壓。
調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器,它的構(gòu)造如圖2所示。將線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上,AB之間加上輸入電壓U1,移動滑動觸頭的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。
【例3】 (多選)如圖所示,T1、T2是監(jiān)測交流高壓輸電參數(shù)的互感器,其中a、b是交流電壓表或交流電流表,若高壓輸電線間的電壓為220 kV,T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100,交流電壓表的示數(shù)為100 V,交流電流表的示數(shù)為1 A,則(　　)A.b是交流電壓表B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為100∶1C.高壓線路輸送的電流為1 AD.高壓線路輸送的電功率為2.2×104 kW
對點演練3如圖所示,在某一輸電線路的起始端接入兩個互感器,原、副線圈的匝數(shù)比分別為1 000∶1和1∶100,已知電壓表的示數(shù)為22 V,電流表的示數(shù)為1 A,則線路輸送的電功率是(　　)
A.220 W　　　　　B.22 kWC.220 kWD.2 200 kW
1.(變壓器原理)某理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶2,原線圈接在1.5 V的干電池上,則副線圈兩端電壓為(　　)A.3 VB.1.5 V VD.0
解析 根據(jù)題意可知,原線圈接直流電,變壓器不能工作,所以負線圈的輸出電壓為0。故選D。
2.(變壓器的基本關(guān)系)如圖所示,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2;副線圈電路中接有燈泡,燈泡的額定電壓為220 V,額定功率為22 W;原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān),燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù),則(　　)A.U=110 V,I=0.2 AB.U=110 V,I=0.05 AC.U=110 V,I=0.2 AD.U=110 V,I=0.2 A
3.(變壓器原理理解)如圖所示,繞制變壓器時,某人誤將兩個線圈繞在變壓器鐵芯的左右兩個臂上,當通以交變電流時,兩個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈,另一半通過中間的臂。已知線圈1、2的匝數(shù)之比N1∶N2=2∶1。在不接負載的情況下(　　)①當線圈1輸入電壓220 V時,線圈2輸出的電壓為110 V②當線圈1輸入電壓220 V時,線圈2輸出電壓為55 V③當線圈2輸入電壓110 V時,線圈1輸出電壓為220 V④當線圈2輸入電壓110 V時,線圈1輸出電壓為110 VA.①③B.②④C.①④D.②③
4.(互感器)(2023浙江寧波北侖中學(xué)高二開學(xué)考試)高壓輸電過程中的高電壓、大電流,我們一般用電壓互感器和電流互感器進行測量。兩個互感器如圖所示,在圖中圓圈內(nèi)a、b表示電表,已知電壓比為100∶1,電流比
為10∶1,電壓表的示數(shù)為220 V,電流表的示數(shù)為10 A,則(　　)A.a為電壓表,b為電流表,輸送電功率是2.2×106 WB.a為電壓表,b為電流表,輸送電功率是2.2×103 WC.a為電流表,b為電壓表,輸送電功率是2.2×106 WD.a為電流表,b為電壓表,輸送電功率是2.2×103 W
解析 根據(jù)題意,由圖可知,a為電壓表,b為電流表,根據(jù)電壓比與電壓表示數(shù)可知,輸送電壓為U=220×100 V=22 000 V,根據(jù)電流比與電流表示數(shù)可知,輸送電流為I=10×10 A=100 A,輸送電功率為P=UI=2.2×106 W,故選A。
5.(自耦變壓器)某同學(xué)設(shè)計的無級變速風(fēng)扇電路如圖所示,理想自耦變壓器的鐵芯上繞有一個線圈,可通過滑片調(diào)節(jié)副線圈匝數(shù)。A、B間輸入電壓為u=100 sin 100πt(V),E為線圈C、D的中點,通過滑片上、下移動,改變風(fēng)扇M兩端的電壓。風(fēng)扇M的內(nèi)阻r=10 Ω,額定電壓U=100 V,額定功率P=50 W,則(　　)
A.當滑片向上移動時,風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速將減小B.當滑片向上移動時,原線圈的電流將變小C.當滑片置于C處時,風(fēng)扇輸出功率為47.5 WD.當滑片置于E處時,風(fēng)扇兩端的電壓為50 V