《高中物理 第五章 交變電流 4 變壓器課件 新人教版選修3-2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第五章 交變電流 4 變壓器課件 新人教版選修3-2.ppt（69頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

自主學(xué)習(xí)·基礎(chǔ)知識(shí),4 變壓器 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見(jiàn)的變壓器． 2.理解互感現(xiàn)象和變壓器的工作原理．(重點(diǎn)) 3．掌握理想變壓器的電壓和電流與匝數(shù)的關(guān)系，并能用它解決基本問(wèn)題．(難點(diǎn)),合作探究·重難疑點(diǎn),解題技巧·素養(yǎng)培優(yōu),,閉合鐵芯,線圈,原線圈,副線圈,2．原理 ______現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)，由于原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的______也在不斷變化．變化的______在副線圈中產(chǎn)生____________．,互感,磁場(chǎng),磁場(chǎng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),在課外，某同學(xué)在進(jìn)行低壓交流變壓器實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)缺少電源，于是就用一種摩托車的蓄電池代替，按下圖5-4-1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)． 圖5-4-1 則閉合電鍵后，燈泡是否發(fā)光？并解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因？,1．變壓器是利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能向磁場(chǎng)能再到電能的轉(zhuǎn)化．( ) 2．恒定電流接入變壓器后也可發(fā)生互感現(xiàn)象，也可起到變壓作用．( ) 3．變壓器的鐵芯由很薄的硅鋼片疊合而成．( ),√,×,√,1．理想變壓器 沒(méi)有__________的變壓器． 2．電壓與匝數(shù)關(guān)系 原、副線圈的電壓之比，等于兩個(gè)線圈的_________，即： ＝ .,能量損失,匝數(shù)之比,【提示】 當(dāng)原線圈電壓最大時(shí)，電流最大，但電流的變化率為零，此時(shí)副線圈中磁場(chǎng)最強(qiáng)，但磁通量的變化率為零，故此時(shí)副線圈兩端的電壓為零，即U2＝0.可見(jiàn)，原、副線圈的瞬時(shí)電壓與匝數(shù)不成正比．,1．在理想變壓器中原、副線圈的磁通量的變化率是一致的．( ) 2．理想變壓器可以改變交變電流的頻率．( ) 3．電流通過(guò)鐵芯從原線圈流到副線圈．( ),×,×,√,預(yù)習(xí)完成后，請(qǐng)把你認(rèn)為難以解決的問(wèn)題記錄在下面的表格中,學(xué)生分組探究一 變壓器的工作原理 第1步探究——分層設(shè)問(wèn)，破解疑難 1．把兩個(gè)沒(méi)有用導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈連到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上．接通電源，我們會(huì)看到小燈泡發(fā)光，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考變壓器的原、副線圈沒(méi)有連在一起，原線圈中的電流是如何“流到”副線圈中去的？,【提示】 變壓器的原、副線圈雖然都套在同一個(gè)鐵芯上，但兩線圈是彼此絕緣的，原線圈是利用了互感現(xiàn)象在副線圈中感應(yīng)出電流的，并不是原線圈的電流直接流到副線圈中去．,2．探究分析變壓器中閉合鐵芯的作用是什么？ 【提示】 變壓器的鐵芯為閉合鐵芯，形成一個(gè)閉合磁路，使副線圈中的磁通量變化與原線圈中的磁通量變化基本相同．,第2步結(jié)論——自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 圖5-4-3,1．變壓器的變壓原理：當(dāng)原線圈加上交流電壓U1時(shí)，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過(guò)磁場(chǎng)從原線圈傳遞到副線圈．(如圖5-4-3) 2．能量轉(zhuǎn)化：變壓器通過(guò)閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能向磁場(chǎng)能再到電能的轉(zhuǎn)化．,第3步例證——典例印證，思維深化 如圖5-4-4所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，電流表A1的示數(shù)為12 mA，則電流表A2的示數(shù)為( ) 圖5-4-4 A．3 mA B．0 C．48 mA D．與負(fù)載R的值有關(guān),【解析】 當(dāng)導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，在原線圈中產(chǎn)生恒定不變的電流，鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不變的，穿過(guò)副線圈的磁通量不變，不能在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流． 【答案】 B,變壓器的作用 如果變壓器接在直流電路中，原線圈中電流不變，在鐵芯中不能引起磁通量的變化，沒(méi)有互感現(xiàn)象，變壓器起不到變壓作用．,第4步巧練——精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化 1．(多選)關(guān)于變壓器，下列說(shuō)法正確的是( ) A．變壓器的工作原理是電磁感應(yīng) B．所有變壓器的工作基礎(chǔ)都是互感現(xiàn)象 C．各種電流接入變壓器的輸入端，變壓器都能持續(xù)正常工作 D．只有交變電流接入變壓器的原線圈中，變壓器才能持續(xù)正常工作,【解析】 變壓器之所以能變壓，是因?yàn)樵€圈接交流電源時(shí)，有交變電流流過(guò)原線圈，引起穿過(guò)原、副線圈的磁通量發(fā)生變化，在原、副線圈中都產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)，所以選項(xiàng)A正確；,有一種變壓器叫自耦變壓器，它只有一個(gè)線圈繞在鐵芯上，但有三個(gè)抽頭，可升壓、也可降壓，這種變壓器的工作基礎(chǔ)是自感，也就是說(shuō)，當(dāng)變壓器是利用兩個(gè)線圈變壓時(shí)，其工作基礎(chǔ)是互感，當(dāng)變壓器是利用一個(gè)線圈變壓時(shí)，其工作基礎(chǔ)是自感，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；變壓器要想持續(xù)正常工作，原線圈必須接入交變電流，若接入直流電，原、副線圈中不可能出現(xiàn)持續(xù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，變壓器不能持續(xù)正常工作，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】 AD,2．一個(gè)正常工作的理想變壓器的原、副線圈中，下列物理量不一定相等的是( ) A．交流的頻率 B．電流的有效值 C．電功率 D．磁通量的變化率,【解析】 變壓器可以改變?cè)?、副線圈中的電流，因此原、副線圈中的電流不一定有相同的有效值，選項(xiàng)B正確；由于穿過(guò)原線圈的磁通量全部穿過(guò)副線圈，因而原、副線圈的磁通量變化率相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；變壓器的工作基礎(chǔ)是互感現(xiàn)象，副線圈中感應(yīng)的交流頻率與原線圈中交流頻率是相同的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；理想變壓器中P入＝P出，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 【答案】 B,學(xué)生分組探究二 理想變壓器中的幾個(gè)關(guān)系 第1步探究——分層設(shè)問(wèn)，破解疑難 1．理想變壓器有什么特點(diǎn)？實(shí)際變壓器與理想變壓器相比有什么區(qū)別？ 【提示】 理想變壓器有三個(gè)特點(diǎn)： (1)變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)漏磁；,(2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻，即不產(chǎn)生焦耳熱． (3)變壓器自身的能量損耗不計(jì)，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率． 實(shí)際變壓器不可避免地存在損耗．,3．功率關(guān)系 對(duì)于理想變壓器，不考慮能量損失，P入＝P出． 4．電流關(guān)系 由功率關(guān)系，當(dāng)只有一個(gè)副線圈時(shí)，I1U1＝I2U2，,第3步例證——典例印證，思維深化 (2014·黃岡中學(xué)高二檢測(cè))一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶5.原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓U如圖5-4-5所示．副線圈僅接入一個(gè)10 Ω的電阻．則( ) 5-4-5,【思路點(diǎn)撥】 解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)： (1)正弦交變電流峰值與有效值的關(guān)系． (2)變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系． (3)電流表示數(shù)，電熱和功率需用交變電流有效值計(jì)算．,【答案】 D,第4步巧練——精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化 圖5-4-6 1．(2013·廣東高考)如圖5-4-6所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1， )和?均為理想電表，燈泡 電阻RL＝6 Ω，AB端電壓u1＝12 sin100πt(V)．下列說(shuō)法正確的是( ),【答案】 D,2．(2014·山東高考)(多選)如圖5-4-7，將額定電壓為60 V的用電器，通過(guò)一理想變壓器接在正弦交變電源上．閉合開(kāi)關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A．以下判斷正確的是( ) 圖5-4-7,A．變壓器輸入功率為484 W B．通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 A C．通過(guò)副線圈的電流的最大值為2.2 A D．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3,【答案】 BD,學(xué)生分組探究三 變壓器的動(dòng)態(tài)分析 第1步探究——分層設(shè)問(wèn)，破解疑難 如圖5-4-8所示為理想變壓器，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表．從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，請(qǐng)?zhí)骄恳韵聨讉€(gè)問(wèn)題： 圖5-4-8,1．保持滑動(dòng)變阻器觸頭P的位置不變，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)如何變化？變壓器的輸出功率如何變化？ 【提示】 理想變壓器副線圈輸出電壓變大，通過(guò)負(fù)載電阻的電流增大，電壓表和電流表的示數(shù)均變大，變壓器的輸出功率變大．,2．單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接，在滑動(dòng)變阻器觸頭P向上移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表和電流表的示數(shù)如何變化？變壓器的輸出功率如何變化？原線圈的電流、輸入功率如何變化？,第2步結(jié)論——自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1．電壓制約 當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定時(shí)，輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U2＝n2U1/n1. 2．電流制約 當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1＝n2I2/n1.,3．負(fù)載制約 (1)變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2＝P負(fù)1＋P負(fù)2＋…； (2)變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2＝P2/U2； (3)總功率P入＝P線＋P2，即變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的．,4．對(duì)理想變壓器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的兩種常見(jiàn)情況 (1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是 R→I2→P2→P1→I1. (2)負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是 n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.,第3步例證——典例印證，思維深化 (多選)(2014·廣東高考)如圖5-4-9所示的電路中，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，保持理想變壓器的輸入電壓U1不變，閉合電鍵S，下列說(shuō)法正確的是( ) 圖5-4-9 A．P向下滑動(dòng)時(shí)，燈L變亮 B．P向下滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出電壓不變,C．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入電流變小 D．P向上滑動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率變大 【思路點(diǎn)撥】 首先要分清變量和不變量；其次明確各物理量間的制約關(guān)系． 【解析】 本題是理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題，首先要分清變量和不變量，其次明確各物理量間的制約關(guān)系． 由于理想變壓器輸入電壓U1不變，原、副線圈匝數(shù)不變，所以輸出電壓U2也不變，燈L亮度不隨P的滑動(dòng)改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．,P向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，負(fù)載總電阻R總減小，由 【答案】 BD,理想變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的處理方法 1．首先抓住三個(gè)決定原則：輸入電壓U1決定輸出電壓U2；輸出電流I2決定輸入電流I1；輸出功率P2決定輸入功率P1. 2．把副線圈當(dāng)作電源，研究副線圈電路電阻變化． 3．根據(jù)閉合電路的歐姆定律，判定副線圈電流的變化、功率的變化．,第4步巧練——精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化 1．(2014·福州高二檢測(cè))用電高峰期，電燈往往會(huì)變暗，其原理可簡(jiǎn)化為如下物理問(wèn)題．如圖5-4-10所示，理想變壓器的副線圈上，通過(guò)輸電線連接兩只相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，原線圈輸入有效值恒定的交流電壓，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是( ) 圖5-4-10,A．原線圈中電流減小 B．副線圈輸出電壓減小 C．R兩端的電壓增大 D．原線圈輸入功率減小 【解析】 原線圈輸入電壓恒定，副線圈輸出電壓不變，B錯(cuò)誤；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電路中總電阻減小，總電流和總功率變大，原線圈中電流和輸入功率都變大，R兩端的電壓增大，故C正確，A、D錯(cuò)誤． 【答案】 C,2．(多選)有一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過(guò)滑片Q調(diào)節(jié)，如圖5-4-11所示，在副線圈的輸出端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，在原線圈上加一電壓為U的交流電源，則( ) 圖5-4-11,A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小 C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小,【答案】 BC,變壓器與分壓器的變壓辨析 變壓器(如圖5-4-12甲所示)和分壓器(如圖5-4-13乙所示)都能起到改變電壓的作用，但二者又有著本質(zhì)的區(qū)別． 圖5-4-12,為了幫助同學(xué)們加深對(duì)這兩種裝置的認(rèn)識(shí)，更好地理解和應(yīng)用它們來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，現(xiàn)將二者區(qū)別總結(jié)如下： 1．工作原理不同：變壓器是一種“電感性裝置”，是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的；而分壓器是一種“電阻性裝置”，是根據(jù)電阻串聯(lián)分壓原理工作的． 2．改變電壓的種類不同：變壓器只能改變交變電壓，不能改變直流電壓；而分壓器既可改變交變電壓，也可改變直流電壓．,3．電壓的調(diào)節(jié)范圍不同：變壓器可以使交流電壓升高或降低；而分壓器不能使電壓升高，只能使電壓降低． 4．受負(fù)載影響不同：若在cd間、gh間分別接入負(fù)載電阻R0后，對(duì)于變壓器，Ucd不隨R0的變化而變化；而對(duì)于分壓器，Ugh隨R0的增大而增大，隨R0的減小而減?。?(2014·漳州高二檢測(cè))甲、乙兩電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加上110 V的交流電壓時(shí)，測(cè)得c、d間與g、h間的電壓均為55 V．若分別在c、d兩端與g、h兩端加上110 V的交流電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為( ) A．220 V，220 V B．220 V，110 V C．110 V，110 V D．220 V，0,【解析】 當(dāng)a、b兩端接110 V電壓時(shí)，c、d間獲得的電壓為55 V，說(shuō)明c、d間線圈的匝數(shù)為原線圈a、b間匝數(shù)的一半；反過(guò)來(lái)，當(dāng)c、d兩端接110 V電壓時(shí)，由電壓與匝數(shù)的關(guān)系知，a、b間電壓應(yīng)為220 V．當(dāng)e、f兩端接110 V電壓時(shí)，g、h間電壓為55 V，說(shuō)明g、h間電阻為e、f間電阻的一半；當(dāng)g、h兩端接110 V電壓時(shí)，其等效電路如圖所示．,e、g間沒(méi)有電流，e、g間電壓為零，所以e、f間電壓與g、h間電壓相等，為110 V，故B正確． 【答案】 B,[先看名師指津] 變壓器是一種電感性儀器，根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，只能改變交流電壓，不能改變直流電壓；而分壓器是一種電阻性儀器，是根據(jù)電阻串聯(lián)分壓原理工作的，可以改變交流電壓，也可以改變直流電壓．,[再演練應(yīng)用] 圖5-4-14 (2014·湖北沙市中學(xué)月考)如圖5-4-14甲、乙所示電路中，當(dāng)A、B接10 V交流電壓時(shí)，C、D間電壓為4 V；當(dāng)M、N接10 V直流電壓時(shí)，P、Q間電壓也為4 V．現(xiàn)把C、D接4 V交流電壓，P、Q接4 V直流電壓，下面可表示A、B間和M、N間的電壓的是( ),A．10 V，10 V B．10 V，4 V C．4 V，10 V D．10 V，0 【解析】 本題考查了變壓器和分壓器的原理及區(qū)別．甲圖是一個(gè)自耦變壓器，當(dāng)A、B作為輸入端，C、D作為輸出端時(shí)，是一個(gè)降壓變壓器，兩邊的電壓之比等于線圈的匝數(shù)之比．當(dāng)C、D作為輸入端，A、B作為輸出端時(shí)，是一個(gè)升壓變壓器，電壓比也等于匝數(shù)比，所以C、D接4 V交流時(shí)，A、B間將得到10 V交流．,乙圖是一個(gè)分壓電路，當(dāng)M、N作為輸入端時(shí)，上下兩個(gè)電阻上的電壓跟它們的電阻的大小成正比但是當(dāng)把電壓加在P、Q兩端時(shí)，電流只經(jīng)過(guò)下面那個(gè)電阻，上面的電阻中沒(méi)有電流，M、P兩端也就沒(méi)有電勢(shì)差，即M、P兩點(diǎn)的電勢(shì)相等所以當(dāng)P、Q接4 V直流時(shí)，M、N兩端電壓也是4 V. 順便指出，如果M、N或P、Q換成接交流電壓，上述關(guān)系仍然成立，因?yàn)樵诮涣骷冸娮桦娐分袣W姆定律照樣適用． 【答案】 B,