2012高二物理课件：第五章 4 变压器 (新人教版选修3-2)

4变压器知识点1变压器1．变压器：一种改变交流电压的设备，由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成．2．原线圈：跟电源连接的线圈，也叫初级线圈．3．副线圈：跟负载连接的线圈，也叫次级线圈．4．构造变压器由一个闭合的铁芯、原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)组成．(单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图5－4－1中A、B所示)．图5－4－15．工作原理变压器工作原理图如图5－4－2所示．图5－4－2(1)原线圈上加交流电压U1产生交变电流，铁芯中产生交变磁场即产生交变磁通量，在副线圈中产生交变电动势U2；当副线圈加接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电．(2)可以通过绕制不同匝数的副线圈来得到各种数值的交流电动势，从而改变了交流电的电压．(3)从能量转换角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁场能转化为电能的装置．知识点2变压器的规律1．理想变压器的特点(1)变压器铁芯中没有漏磁；(2)变压器的输出功率等于输入功率．2．电压关系图5－4－3如图5－4－3，(1)对于一个副线圈，有E1E2＝n1n2，由于不计原、副线圈的电阻，因而U1＝E1，U2＝E2，所以有U1U2＝n1n2.若n1n2、U1U2，就是升压变压器；若n1n2、U1U2，就是降压变压器．输出电压U2，由输入电压U1和n1、n2共同决定．(2)若有多个副线圈，其关系有U1n1＝U2n2＝U3n3…＝ΔΦΔt.4．变压器输入、输出的制约关系图5－4－43．电流关系(1)对于一个副线圈，有I1I2＝n2n1，这就是电流与匝数的关系，原、副线圈中的电流与匝数成反比．(2)若有多个副线圈，由P1＝P2＋P3＋…，得到I1U1＝I2U2＋I3U3＋…InUn.(1)输入电压U1决定输出电压U2，这是因为输出电压U2＝n2n1U1，当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2不会改变．(2)输出电流I2决定输入电流I1，在输入电压U1一定的情况下，输出电压U2也被完全确定．(3)输出功率P2决定输入功率P1，理想变压器的输出功率与输入功率相等，即P2＝P1.【例1】(双选)调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图5－4－5所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接恒压交流电源，变压器可视为理想变压器()图5－4－5A．当动触头P逆时针转动时，电流表读数变大，电压表读数变大B．当动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变小，电压表读数变大D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变小答案：AD解析：当动触头P逆时针转动时，相当于增加了副线圈的匝数，而原线圈匝数保持不变，根据U1U2＝n1n2可知，输出电压增大，其他因素不变时，电压表读数变大，电流表读数变大．当线圈匝数不变化而将滑动变阻器滑动触头向下滑动时，由“串反并同”可知，电流表示数变大．1．(双选，2011年茂名一模)在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈的匝数分别为n1＝600匝、n2＝120匝，电源的电压为u＝311sin314tV，原线圈中串联一个0.2A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则()A．负载功率不能超过44WB．副线圈中电流的最大值不能超过1AC．副线圈中电流的有效值不能超过1AD．副线圈中电流的有效值不能超过0.2A答案：AC解析：由P输出＝P输入可知，最大负载功率P负载＝P输入＝0.2A×U有效＝44W，而I1I2＝n2n1，得副线圈有效电流最大为1A.题型1理想变压器原﹑副线圈各物理量的求解图5－4－6【例2】如图5－4－6所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin100πtV的交流电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是()A．原线圈中电流表的读数为1AB．原线圈中的输入功率为2202WC．副线圈中电压表的读数为1102VD．副线圈中输出交流电的周期为50s答案：A解析：根据U1U2＝n1n2可知副线圈电压为1102V，则其有效值即电压表示数为110V，C错；副线圈中电流I2＝U2R＝11055A＝2A，由I1I2＝n2n1可知原线圈电流为1A，A选项正确；根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率得P＝U2R＝110255W＝220W，B错，变压器不改变交变电流的周期，故T＝2πω＝2π100π＝0.02s，D错．图5－4－72．(2011年湛江调研)如图5－4－7所示，理想变压器的原线圈匝数为n1＝1000匝，副线圈匝数为n2＝200匝，交变电源的电动势e＝2202sin314tV，电阻R＝88Ω，电流表和电压表对电路的影响忽略不计，下列结论正确的是()A．电压表V1的示数为311VB．电压表V2的示数为62VC．电流表A1的示数为0.10AD．电流表A2的示数为0.35A答案：C解析：电压表测量的是电源电压有效值220V，副线圈负载电压U2＝n2n1＝44V，故电压表V2的示数是44V，负载电流I2＝U2R＝0.5A，即为电流表A2的示数，故电流表A1示数I1＝n2n1I2＝0.1sA.题型2理想变压器负载变化制约问题【例3】(双选)如图5－4－8甲所示，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图)乙象如图乙所示．则以下说法中正确的是(甲图5－4－8A．电压表的示数为36VB．电流表的示数为1AC．四只灯泡均能正常发光D．变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz答案：CD解析：输入电压等于灯泡L1与原线圈电压之和，而电压表测量到的实际上是原线圈两端电压，令灯泡电阻为R1，对于输入端有R1I1＋U1＝36V①，对于输出端U2＝13I2R1，结合输入和输出的电压电流关系U1＝3U2及I2＝3I1得到U1＝3I1R1，带入①式解得U1＝27V，进一步可解得U2＝9V，I1＝2A．变压器不改变频率，由图乙得到周期为0.02s，因此频率为50Hz.3．如图5－4－9所示，灯泡L1、L2规格完全相同，原线圈匝数比副线圈匝数多，下列判断错误的是()C图5－4－9A．变压器工作时，两灯不可能同时正常发光B．L2正常工作时，L1比L2暗C．L2正常工作时，L1可能已经烧毁D．L1正常工作时，L2可能已经烧毁