高考物理一輪復習課件交變電流變壓器基礎

高中物理解題模型高中物理

一輪復習交變電流（5/9）高中物理

一輪復習交變電流（5/9）1產(chǎn)生和描述2圖像問題3“四值”問題4LC振蕩電路5變壓器基礎6多匝副線圈7原線圈含電阻8變壓器動態(tài)分析9遠距離輸電相關知識：交變電流

—變壓器基礎1.變壓器簡介：U2

Rn1n2示意圖構造：鐵芯、原線圈及副線圈；理想變壓器：不計鐵損、銅損及磁損；n1n2n1n2無鐵芯有鐵芯電路符號變壓器作用：改變交變電流的電壓，不改變周期和頻率。原線圈接交變電流原線圈中產(chǎn)生交變磁場副線圈產(chǎn)生感應電動勢鐵芯構成磁回路工作原理：互感現(xiàn)象、能量轉化；相關知識：交變電流

—變壓器基礎2.理想變壓器關系式：U2

Rn1n2U1

I1

I2

電壓關系式：條件：原線圈加正（余）弦交變電流；推導：電流關系式：推導：功率關系式：相關知識：交變電流

—變壓器基礎3.理想變壓器解題邏輯：U2

Rn1n2U1

I1

I2

原線圈電壓U1副線圈電壓U2原線圈電流I1副線圈電流I2結論：在輸入電壓恒定時，負載決定原線圈電流，從而決定輸入功率；等效電阻：n1n2U1

U2

RU1

R′I1

I2

I1

相關知識：交變電流

—變壓器基礎4.常用變壓器：U2U1ABP自耦變壓器n1n2U1U2U1U2n1n2降壓變壓器升壓變壓器V電壓互感器原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)；A電流互感器原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)；【例題1】（1）某電動牙刷的充電裝置含有變壓器，用正弦交流電給此電動牙刷充電時，原線圈兩端的電壓為220V，副線圈兩端的電壓為4.4V，副線圈的電流為1.0A，若將該變壓器視為理想變壓器，則（）A．原、副線圈匝數(shù)之比為25:1

B．原線圈的電流為0.02AC．副線圈兩端的電壓最大值為5V

D．原、副線圈的功率之比為50:1

總結：1.理想變壓器：電壓比等于線圈匝數(shù)比，電流比等于線圈匝數(shù)反比；2.等效電阻：副線圈接入電阻乘以線圈匝數(shù)比平方；①（2）如圖，匝數(shù)N=200匝、面積S=0.001m2的矩形線圈，在勻強磁場中以角速度ω=100rad/s勻速轉動。轉軸垂直于磁場，且線圈從平行于磁場平面開始轉動，磁場磁感應強度B=。線圈通過理想變壓器連接R=16Ω電阻，變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=1:4，電流表為理想電流表。①求發(fā)電機中電動勢隨時間變化的表達式e(t)；②若發(fā)電機線圈電阻忽略不計，求電流表的示數(shù)。②方法一：方法二：B交變電流

—變壓器基礎【例題2】（1）如圖所示，甲乙兩圖中的理想變壓器以不同的方式接在高壓電路中。甲圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k1，電壓表讀數(shù)為U，乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k2，電流表讀數(shù)為I。則甲圖中高壓線電壓和乙圖中高壓線電流分別為（）

A．k1U，k2IB．k1U，I/k2

C．U/k1，k2I

D．U/k1，I/k2總結：1.電壓互感器：原線圈匝數(shù)多，原線圈接在火零線間；2.電流互感器：副線圈匝數(shù)多，原線圈串接在火線或零線上；；（2）普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則（）A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＜Icd B．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＜Icd D．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＞IcdBB電流互感器：大電流變成小電流，電流之比與匝數(shù)成反比，升壓變壓器；交變電流

—變壓器基礎【例題3】（1）圖甲所示為家庭電路中的漏電保護器，其原理簡圖如圖乙所示，關于漏電保護器，說法正確的（）A．當無漏電時，線圈ab內(nèi)的磁通量不為零B．當出現(xiàn)漏電時，線圈ab內(nèi)的磁通量為某一恒定值C．當站在地面的人誤觸火線時，脫扣開關會斷開D．當站在絕緣凳上的人雙手同時誤觸火線和零線時，脫扣開關會斷開（2）如圖所示為一款冬夏兩用的風扇的簡化電路圖，觸片開關可以連接不同的位置實現(xiàn)吹風、吹熱風、無風加熱三個擋位且正常工作。理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=4∶1，小風扇的額定功率為110W，電熱絲的額定電壓為220V，額定功率為880W。下列說法正確的是（）A．小風扇的電阻為27.5ΩB．電熱絲的電阻為55ΩC．風扇只用吹風擋且正常工作時，變壓器原線圈的電流等于0.5AD．風扇吹熱風擋且正常工作時，變壓器原線圈的電流大于0.5A總結：1.漏電保護器因雙線接入原線圈所以只在漏電時才能發(fā)揮作用；2.理解開關接入不同導致電路功用不同；BCC漏電保護器：1.無漏電磁通量為零；2.有漏電磁通量不為零觸發(fā)控制器；小風扇為非純電阻電路無法計算電阻大??；交變電流

—變壓器基礎【例題4】（1）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術得到了廣泛應用，其簡化充電原理圖如圖。發(fā)射線圈輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其它損耗，說法正確的（）A．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22:1C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同總結：1.漏磁導致副線圈電壓降低，原線圈輸入功率大；2.熟記正弦交流電產(chǎn)生條件及電動勢最大值及瞬時值表達式；（2）張家口市壩上地區(qū)的風力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應地之一，其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示，已知風輪機葉片轉速為每秒z轉，通過轉速比為1:n的升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉動，發(fā)電機線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強磁場的磁感應強度為B，t=0時刻，線圈所在平面與磁場方向垂直，發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后。輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）A．發(fā)電機輸出的電壓為B．發(fā)電機輸出交變電流的頻率為C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為D．發(fā)電機產(chǎn)生的瞬時電動勢AC交變電流

—變壓器基礎C例題1例題2例題3例題4交變電流

—變壓器基礎【例題1】（1）某電動牙刷的充電裝置含有變壓器，用正弦交流電給此電動牙刷充電時，原線圈兩端的電壓為220V，副線圈兩端的電壓為4.4V，副線圈的電流為1.0A，若將該變壓器視為理想變壓器，則（）A．原、副線圈匝數(shù)之比為25:1

B．原線圈的電流為0.02AC．副線圈兩端的電壓最大值為5V

D．原、副線圈的功率之比為50:1

（2）如圖，匝數(shù)N=200匝、面積S=0.001m2的矩形線圈，在勻強磁場中以角速度ω=100rad/s勻速轉動。轉軸垂直于磁場，且線圈從平行于磁場平面開始轉動，磁場磁感應強度B=。線圈通過理想變壓器連接R=16Ω電阻，變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=1:4，電流表為理想電流表。①求發(fā)電機中電動勢隨時間變化的表達式e(t)；②若發(fā)電機線圈電阻忽略不計，求電流表的示數(shù)。①②方法一：方法二：B例題1例題2例題3例題4交變電流

—變壓器基礎【例題2】（1）如圖所示，甲乙兩圖中的理想變壓器以不同的方式接在高壓電路中。甲圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k1，電壓表讀數(shù)為U，乙圖中變壓器原副線圈的匝數(shù)比為k2，電流表讀數(shù)為I。則甲圖中高壓線電壓和乙圖中高壓線電流分別為（）

A．k1U，k2IB．k1U，I/k2

C．U/k1，k2I

D．U/k1，I/k2（2）普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖中電流互感器ab一側線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則（）A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＜Icd B．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab＞IcdC．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＜Icd D．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab＞IcdBB電流互感器：大電流變成小電流，電流之比與匝數(shù)成反比，升壓變壓器；例題1例題2例題3例題4交變電流

—變壓器基礎【例題3】（1）圖甲所示為家庭電路中的漏電保護器，其原理簡圖如圖乙所示，關于漏電保護器，說法正確的（）A．當無漏電時，線圈ab內(nèi)的磁通量不為零B．當出現(xiàn)漏電時，線圈ab內(nèi)的磁通量為某一恒定值C．當站在地面的人誤觸火線時，脫扣開關會斷開D．當站在絕緣凳上的人雙手同時誤觸火線和零線時，脫扣開關會斷開（2）如圖所示為一款冬夏兩用的風扇的簡化電路圖，觸片開關可以連接不同的位置實現(xiàn)吹風、吹熱風、無風加熱三個擋位且正常工作。理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=4∶1，小風扇的額定功率為110W，電熱絲的額定電壓為220V，額定功率為880W。下列說法正確的是（）A．小風扇的電阻為27.5ΩB．電熱絲的電阻為55ΩC．風扇只用吹風擋且正常工作時，變壓器原線圈的電流等于0.5AD．風扇吹熱風擋且正常工作時，變壓器原線圈的電流大于0.5ABCC漏電保護器：1.無漏電磁通量為零；2.有漏電磁通量不為零觸發(fā)控制器；小風扇為非純電阻電路無法計算電阻大小；例題1例題2例題3例題4交變電流

—變壓器基礎【例題4】（1）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術得到了廣泛應用，其簡化充電原理圖如圖。發(fā)射線圈輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其它損耗，說法正確的（）A．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22:1C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同（2）張家口市壩上地區(qū)的風力發(fā)電場是北京冬奧會綠色電能的主要供應地之一，其發(fā)電、輸電簡易模型如圖所示，已知風輪機葉片轉速為每秒z轉，通過轉速比為1:n的升速齒輪箱帶動發(fā)電機線圈高速轉動，發(fā)電機線圈面積為S，匝數(shù)為N，勻強磁場的磁感應強度為B，t=0時刻，線圈所在平面與磁場方向垂直，發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后。輸出電壓為U。忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）A．發(fā)電機輸出的電壓為B．發(fā)電機輸出交變電流的頻率為C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為