物理选修1-1-3.4变压器

1．交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流2．交变电流的产生：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动3．交变电流的变化规律：表达式：i=Imsinωt，u=UmsinωtUm-Um04T34Tut2TT知识回顾4．描述交流的物理量（1）周期T：完成一次周期性变化所需的时间。（2）频率f：1s内交变电流完成周期性变化的次数。（3）关系：互为倒数。我国使用的频率是50Hz。5．电容器主要应用：隔直流，通交流。6．交流的有效值：（1）使交流和直流通过相同的电阻，在相等时间内产生的热量相等（2）有效值与峰值的大小关系：0.707mII=12mUU=新课导入世界第一高水坝——长江三峡大坝，巍然耸立在湖北省宜昌市。三峡电厂的投产，改善了我国一些地区的电力供应。远在几千千米之外的你家，也许使用的就是三峡电。照明灯电压-----220伏机床上照明灯------36伏半导体收音机电源电压不超过10伏电视机显像管却需要10000伏以上电压大型发电机交流电压------几万伏远距离输电------几十万伏交流便于改变电压以适应各种不同的需要变压器就是改变交流电压的设备在输电过程中，各种变压器发挥着极其重要的作用。变压器是电气化社会不可或缺的重要设备。我们身边有形形色色的变压器。教学目标知识与能力1．了解变压器的作用。2．了解变压器的结构。3．知道变压器是怎样改变电压的。4．了解变压器两个线圈的电压关系。过程与方法1．通过演示实验了解变压器的作用。2．知道交流能通过电容器的原因，了解变压器在生活中的应用。3．体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能力。情感态度与价值观初步了解变压器的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。教学重难点重点1．变压器的构造。2．变压器为什么能够改变交流的电压。难点变压器怎样改变交流的电压。本章导航一．变压器的结构二．变压器为什么能改变电压定义：（1）原线圈：变压器是由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的。变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈。（2）副线圈：另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈。闭合铁芯原线圈副线圈电路图中变压器符号：n1n2n1n2无铁芯有铁芯变压器1．实验仪器：变压器、学生电源、灯泡（插入动画）演示1动画：变压器2．实验过程：①一个线圈连接学生电源的交流输出端，另一个线圈连接小灯泡的两端，闭合学生电源的开关，会看到小灯泡发光。②改变学生电源的电压，重复以上实验。③原线圈与副线圈对调，重复以上实验。④换用其他线圈，重复以上实验。3．实验现象：小灯泡发光，改变学生电源的电压，灯泡的亮度发生变化，原线圈与副线圈对调，灯泡的亮度发生变化。3．过程分析：开关闭合，小灯泡发光原线圈中的交变电流会在铁芯中产生交变的磁通，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。（1）铁芯分析：（2）原线圈分析：原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化。（3）副线圈分析：副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。若原线圈接入直流，那么副线圈中是否能产生感应电流？改变原线圈或副线圈的匝数，会产生怎样的效果？原线圈通以变化的电流时,会产生变化的磁场，磁通量是全部集中在铁芯内，不管闭合铁芯上绕多少匝线圈，穿过每组线圈的磁通量的变化率相同的。因此：在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高。能的转换：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能磁场能电能(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽0ut演示1探究变压器两个线圈的电压关系闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型------理想变压器。下面我们通过使用多用电表测量交流电压来定量分析理想变压器的变压规律。次数12345···U1U2U1U2理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比：理想变压器特点：（1）变压器铁芯内无漏磁。（2）原、副线圈不计内阻。1122UnUn=理论分析法:2ΔΦΔnt原线圈Ｅ1＝副线圈Ｅ2＝11=EU22=EU所以：1122=UnUn原、副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。即：而U1U212=EE12nn1ΔФΔnt1．当n2n1时，U2U13．当n2n1时，U2U12．当n2=n1时，U2=U12121nnUU——升压变压器——等压变压器——降压变压器1．理想变压器输出功率等于输入功率即:U1I1=U2I2P出=P入121221nnUUII也可写成:2．理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器变压器的副线圈与原线圈之间，并没有导线相连，但在副线圈内却产生了电动势，使得与副线圈相连的灯泡发光，这是为什么？想一想原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高。课堂小结一、变压器的构造：由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的原,副线圈组成。或称初级、次级线圈。二、电路符号图：三、变压器的作用：升高或降低交流电压，且四、变压器的工作原理：互感。n1n2n1n2无铁芯有铁芯2121nnUU高考链接［07广东卷］如图所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器，已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1/n2=1/20,加在原线圈的电压为u1=311sin100πt（V），霓虹灯正常工作的电阻R=440kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流，下列判断正确的是（）A.副线圈两端电压6220V，副线圈中的电流14.1mAB.副线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10.0mAC.I1I2D.I1I2BD【07海南卷】某发电厂用2.2KV的电压将电能输出到远处的用户，后改为用22KV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率。前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为__________。要将2.2KV的电压升高到22KV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈的匝数应该是________匝。1001800【08海南卷】如图，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1．原线圈接入一电压为u＝U0sinωt的交流电源，副线圈接一个R＝27.5Ω的负载电阻．若U0＝220V，ω＝100πHz，则下述结论正确的是（）A．副线圈中电压表的读数为55VB．副线圈中输出交流电的周期为C．原线圈中电流表的读数为0.5AD．原线圈中的输入功率为21102W1/100sVARAC课堂练习1．一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝，与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光。则变压器副线圈的匝数为()CA．36匝B．72匝C．720匝D．1440匝2．理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数12mA，则电流表A2的示数为（）A．3mAB．0C．48mAD．Ａ与ＣＢ3．一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图所示。（1）当原线圈接在44V直流电源电源上时，电压表示数为________V,电流表示数为______A．（2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压表示数为________V，电流表示数为_______A,此时输入功率为_______W．00440.4419.364．一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V，60w”的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数n2=_________，通过原线圈的电流I1=__________。3A180教材习题答案1．答：其根本原因还是电磁感应现象。在一个线圈中接入电流，该电流在周围产生变化磁场，变化磁场形成变化磁通量，另一个线圈处在这样的环境中就可以产生感应电动势。如果在一个线圈上加一个恒定直流电压，线圈中将有恒定电流通过，产生恒定磁场、恒定不变的磁通量，另一个线圈在这样的环境中不可能产生感应电动势。2．答：原、副线圈的匝数不同，这样才可以改变输出的电压。如果两者匝数相同，输出的电压就跟输入的电压一样了。3．答：输出电压（36V）比输入电压（220V）低，副线圈匝数应比原线圈匝数少。由公式U1/U2=n1/n2，将U1=220V，U2=36V，n1=187匝代入上式，得到n2=186.5，取整数n2=187匝4．答：副线圈上多接了几个用电器后，输出电流增大，消耗的能量增加了，按照能量守恒定律，输入给原线圈的能量必然增大，原线圈中的电流一定增大。5．答：一些半导体收音机以及电视机中都有变压器。半导体收音机中的变压器时降压变压器。