變壓器課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性3

第3節(jié)

變壓器第3章交變電流與遠(yuǎn)距離送電變壓器的結(jié)構(gòu)線圈1閉合鐵芯線圈2主要由閉合的鐵芯和繞在鐵芯上的兩組或兩組以上的線圈組成。

由涂絕緣漆的硅鋼片疊合而成

鐵芯

用高強(qiáng)度漆包線繞制而成線圈可以減少渦流的影響也稱：繞組變壓器的結(jié)構(gòu)一組接交變電源，稱原線圈、初級(jí)線圈；一組接負(fù)載，稱副線圈、次級(jí)線圈符號(hào)圖n1n2U1U2原線圈副線圈鐵芯U1U2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖n1n2兩端電壓用U1表示；也稱輸入電壓。原線圈的匝數(shù)n1兩端電壓用U2表示；也稱輸出電壓。副線圈的匝數(shù)n2原線圈電路中，原線圈相當(dāng)于用電器副線圈電路中，副線圈相當(dāng)于電源變壓器的工作原理U1U2n1n2~I1I1原線圈兩端加上交變電壓U1原線圈中就有交變電流I1通過(guò)鐵芯中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)鐵芯中的磁通量就發(fā)生變化副線圈也繞在同一鐵芯上穿過(guò)副線圈的磁通量變化副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2（交變電壓）若線圈電阻不計(jì)，則認(rèn)為U2=E2如果副線圈兩端連接負(fù)載構(gòu)成形成閉合回路副線圈中就有交變電流I2通過(guò)~雖然原、副線圈的導(dǎo)線互不相連，卻可通過(guò)變化的磁場(chǎng)傳送電能?！半姶鸥袘?yīng)”RE2通過(guò)鐵芯傳遞變壓器的工作原理鐵芯的作用？鐵芯被磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯內(nèi)部，大大提高了變壓器的效率1、雖然原、副線圈中電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)絕大部分通過(guò)鐵芯，但也有一些“漏”到鐵芯外。變壓器在工作時(shí)會(huì)損耗一部分電能。2、鐵芯在變化的磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生渦流而損耗電能。3、原、副線圈都存在電阻也會(huì)消耗能量。如果這些損失都可忽略理想變壓器1、通過(guò)原、副線圈的磁通量變化相同、磁通量變化率也相同；2、在原、副線圈中每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等

變壓器必須輸入交變電壓，輸出也為交變電壓改變交變電壓的有效值由于匝數(shù)不同，兩邊電壓不同原、副線圈中的交流電的頻率相同傳遞磁場(chǎng)能，不是因?yàn)殍F芯導(dǎo)電鐵芯常用互相絕緣的硅鋼片平行疊成，硅鋼片的導(dǎo)磁率較大，渦流損失較小一般不用銅，因?yàn)殂~的導(dǎo)磁率很差試用電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

原線圈

E1=副線圈

E2=ΔΦ1=ΔΦ2

(理想變壓器)無(wú)漏磁E=U線圈無(wú)電阻U1U2n1n2大量研究表明：理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比。U1U2n1n2(1)若n1>n2

則U1>U2

為降壓變壓器(2)若n1<n2

則U1<U2

為升壓變壓器降壓降得比理想情況低

升壓沒(méi)辦法升到理想情況非理想變壓器：升壓變壓器降壓變壓器若不是理想變壓器，則：P入＞P出注意：副線圈必須要組成閉合電路才有電流①當(dāng)輸入電壓U1、匝數(shù)比不變時(shí)，輸出電壓U2也不會(huì)變②當(dāng)副線圈空載時(shí)，I2=0，但是I1≠0此時(shí)變壓器的輸出功率P2=0，即不需要原線圈輸入功率，P1=0例1.如圖所示，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12mA，則電流表A2的示數(shù)為(

)

A．3mA B．0C．48mA D．與負(fù)載的值有關(guān)B書(shū)本P76D原線圈的電流？判斷下列說(shuō)法是否正確。(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。(

)(4)在理想變壓器中原、副線圈的磁通量的變化率是一致的。(

)(5)理想變壓器可以改變交變電流的頻率。(

)(6)電流通過(guò)鐵芯從原線圈流到副線圈。(

)(7)實(shí)際上，升壓變壓器的原線圈的輸入功率、電壓和匝數(shù)一定小于副線圈的輸出功率、電壓和匝數(shù)。()×√√√×××探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系n1n2U1U2實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯孔儔浩麟妷号c線圈匝數(shù)間的定量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論

原副線圈輸入輸出電壓比等于匝數(shù)比

例.某興趣小組用圖所示的可拆變壓器進(jìn)行“探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。

(1)下列說(shuō)法正確的是________。A．變壓器工作時(shí)，通過(guò)鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈B．變壓器工作時(shí)在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能C．理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，沒(méi)有能量損失D．變壓器副線圈上不接負(fù)載時(shí)，原線圈兩端電壓為零E．變壓器的原線圈接低壓交流電，測(cè)量副線圈電壓時(shí)應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”F．使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量G．因?yàn)閷?shí)驗(yàn)所用電壓較低，通電時(shí)可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路H.為了減少線圈匝數(shù)的測(cè)量誤差，線圈的匝數(shù)應(yīng)該越多越好BCFH(2)實(shí)際操作中將電源接在原線圈的“0”和“8”兩個(gè)接線柱之間，測(cè)得副線圈的“0”和“4”兩個(gè)接線柱之間的電壓為3.0V，則可推斷原線圈的輸入電壓可能為_(kāi)_______。A．3.0V

B．5.5VC．6.0V D．6.5VD(3)組裝變壓器時(shí)，該同學(xué)沒(méi)有將鐵芯閉合，原線圈接12.0V的學(xué)生電源，原、副線圈的匝數(shù)比為1:2，副線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的實(shí)際讀數(shù)可能是________。A．24V B．30VC．16V D．17VCD(4)該同學(xué)正確組裝變壓器后，用匝數(shù)Na＝400和Nb＝800匝的變壓器實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)如下表：

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接交流電源的原線圈是__________(選填“Na”或“Nb”)。此時(shí)變壓器是

（填升壓或降壓）變壓器，

（填原或副）線圈用較粗的導(dǎo)線。Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98Nb降壓副(5)如圖丙所示，某同學(xué)自己繞制了兩個(gè)線圈套在可拆變壓器的鐵芯上。原線圈接學(xué)生電源的交流輸出端，副線圈接小燈泡。下列說(shuō)法正確的是________。A．若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下，則燈泡亮度將變暗B．若提高變壓器的輸入電壓，則燈泡將變亮C．若僅增加原線圈繞制的圈數(shù)，則小燈泡的亮度將保持不變D．若僅增加副線圈繞制的圈數(shù)，則學(xué)生電源的過(guò)載指示燈可能會(huì)亮起ABDn1n2U1U2線圈兩端的電壓流過(guò)線圈的總電流線圈的功率類型1原線圈串聯(lián)負(fù)載的電路(多選)(2023·浙江溫州統(tǒng)考期末)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，在原、副線圈的回路中分別接有阻值為R和4R的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓100V的正弦交流電源上，則(

)

A．副線圈回路中電阻兩端的電壓為100VB．副線圈回路中電阻兩端的電壓為200VC．原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為1∶1D．原、副線圈回路中電阻消耗的功率之比為1∶2AC解題關(guān)鍵：設(shè)其中一個(gè)線圈的電流大小為I優(yōu)化大本P94類型2原線圈并聯(lián)負(fù)載的電路

如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，電阻R1＝R2＝10Ω，電流表和電壓表均為理想交流電表。若電流表A的示數(shù)為1A，則電壓表V的示數(shù)為(

)

A．2V B．2.5VC．4V D．10VC優(yōu)化大本P94解題關(guān)鍵：設(shè)匝數(shù)多（電流?。┑木€圈電流大小為I0①U1不變、匝數(shù)比不變

→U2也不變②

副線圈電阻R變化→I2變化

→I1也變化③變壓器的輸入功率P1與輸出功率P2都發(fā)生變化，但P1=P2

不建議使用串反并同！！理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析原線圈無(wú)負(fù)載時(shí):U總=U1原線圈并聯(lián)負(fù)載時(shí):U總不變n1：n2不變①U1不變、匝數(shù)比不變

→U2不變②

副線圈電阻變化→I2變化

→I1也變化③變壓器的輸入功率P1與輸出功率P2都發(fā)生變化，但P1=P2

U總=U1U總U1U2I1I2n1n2

類型1原線圈無(wú)負(fù)載的動(dòng)態(tài)分析例5（多選）圖為街頭變壓器給用戶供電的示意圖。輸出電壓通過(guò)輸電線輸送給用戶，兩條輸電線的總電阻為R0，變阻器R代表用戶用電器的總電阻，當(dāng)用戶用電器增加時(shí)，相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值減小。輸入電壓可以認(rèn)為保持不變，不計(jì)電表的內(nèi)阻及變壓器上的能量損失，當(dāng)用戶用電器增加時(shí)，則(

)A.電壓表V2的示數(shù)減小B．電流表A1的示數(shù)增大C．電壓表V3的示數(shù)減小D．電流表A2的示數(shù)減小BC變壓器的輸入功率和輸出功率如何變化？?jī)?yōu)化大本P95U總U1U2I2I1n1n2原線圈串聯(lián)負(fù)載時(shí):U總不變n1：n2不變副線圈電阻R變化→I2變化

→I1變化→Ur變化→U1變化→U2變化

一開(kāi)始，U總、U1、Ur、U2都不變I2減小，I1也減小，Ur減小

，U1增大，U2也增大當(dāng)R增大時(shí)，I2增大，I1也增大，Ur增大

，U1減小，U2也減小當(dāng)R減小時(shí)，U總U1U2I2I1n1n2原線圈串聯(lián)負(fù)載時(shí):U總不變n1：n2不變U1=U總-I1rU2=I2RI2減小，I1也減小U1增大，U2