2019-2020学年高中物理 第三章 电磁感应 4 第四节 变压器课件 新人教版选修1-1

第四节变压器第三章电磁感应第三章电磁感应1.知道变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交流的电压．2．了解变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系．(重点＋难点)一、变压器的结构1．结构：变压器主要由______和绕在铁芯上的两个______组成，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，与电源相连的线圈叫________，也叫初级线圈，与负载相连的线圈叫________，也叫次级线圈．(如图所示是示教变压器的实物图、结构示意图、电路图及图中的符号)铁芯线圈原线圈副线圈2．作用：能______交变电流的电压．3．理想变压器两个线圈的电压、电功率的关系(1)变压比公式：U1∶U2＝____________；(2)功率关系：____________(理想变压器)．改变n1∶n2P1＝P2二、变压器为什么能改变电压当原线圈中的电流变化时，在铁芯中就会产生变化的磁场，就会引起副线圈中________的变化，从而在副线圈中产生____________．磁通量感应电动势将变压器的原线圈接到恒定直流上，副线圈上有输出电压吗？提示：没有．变压器的工作原理是电磁感应，恒定直流产生的磁场在线圈中的磁通量不变化，不能产生感应电动势．变压器的工作原理变压器的原、副线圈绕在同一个铁芯上，在原线圈上加上交变电压U1时，原线圈中有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁场，这个交变的磁场既穿过原线圈又穿过副线圈，在原、副线圈中就产生感应电动势，如果副线圈闭合，就会产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁场，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中会发生互相感应的现象称为互感现象．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．因此同一个铁芯上，匝数多的线圈的电压较高．(1)变压器的工作原理是电磁感应，只对变化的直流电和交变电流起作用，不能改变恒定直流的电压．(2)互感现象是变压器的工作基础，变压器通过闭合铁芯利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化．变压器的副线圈与原线圈之间，并没有导线连接，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．对于其中的原因，正确的解释是()A．原线圈中通交流电时，在副线圈中产生变化的磁通量，因而在副线圈的两端形成感应电动势B．原线圈中通恒定电流时，在副线圈中产生恒定的磁通量，因而在副线圈的两端形成感应电动势C．原线圈中通交流电时，在副线圈中产生恒定的磁通量，因而在副线圈的两端形成感应电动势D．原线圈中通恒定电流时，在副线圈中产生变化的磁通量，因而在副线圈的两端形成感应电动势[审题指导]弄清变压器的变压原理是解答本题的关键．[解析]副线圈发生电磁感应现象产生了感应电动势，选项A对；变压器的工作原理是电磁感应，只对变化的直流电和交变电流起作用，恒定电流不能在副线圈中产生感应电动势，选项B错误；副线圈中的磁通量应该与原线圈中的电流的变化规律相同，选项C错误；原线圈中的电流为恒定电流时，副线圈中的磁通量的大小应该是恒定不变的，选项D错误．[答案]A1．(多选)下列关于理想变压器的说法，正确的是()A．输入功率等于输出功率B．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能C．输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输出去解析：选AB.从能量的转化来看，由于过程中有电磁感应现象出现，所以会存在“磁生电”的过程，这里的“磁”就是指原线圈中产生的变化磁场，这样在副线圈中就产生了电磁感应现象，从而副线圈产生电能．所以A、B项正确．理想变压器的基本规律1．理想变压器理想变压器是指工作时无能量损失的变压器，现实中的大型变压器的能量损失都很小，都可以看做理想变压器．2．理想变压器的规律(1)理想变压器的功率关系P出＝P入由于理想变压器不计一切能量损失，因此理想变压器的输出功率等于输入功率．(2)理想变压器的电压关系U1U2＝n1n2(3)理想变压器的电流关系I1I2＝n2n1(1)无论副线圈一端是空载还是负载，理想变压器的电压关系U1U2＝n1n2都适用．(2)I1I2＝n2n1，对多个副线圈输出的情况不适用．如图所示，一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则()A．U＝110V，I＝0.2AB．U＝110V，I＝0.05AC．U＝1102V，I＝0.2AD．U＝1102V，I＝0.22A[关键提醒]解答本题的关键是弄清变压器原、副线圈的电压、电流与匝数的关系，并注意电表示数和功率计算时应用有效值．[解析]主要考查理想变压器原副线圈电压、电流与匝数的关系．U2＝220V，根据U1∶U2＝n1∶n2得，U1＝110V．I2＝P/U2＝0.1A，根据I1∶I2＝n2∶n1得I1＝0.2A．所以正确答案是A.[答案]A2.如图为一台理想变压器，当原线圈接到220V交流电源上时，副线圈两端的电压为36V，则此变压器()A．输入功率稍大于输出功率B．原线圈的匝数小于副线圈的匝数C．根据电磁感应的原理制成D．原线圈中的电流大于副线圈中的电流解析：选C.对于理想变压器，输入功率等于输出功率，U1I1＝U2I2，由于U1＞U2，所以I1＜I2，A、D均错；根据U1∶U2＝n1∶n2，可知原线圈的匝数大于副线圈的匝数，B错；理想变压器根据电磁感应的原理制成，C对．含动态分析的变压器综合问题如图，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是()A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小[解析]交流电表的示数为有效值，故A、B两项均错误；P向下滑动过程中，R变小，由于交流电源、原副线圈匝数不变，U1、U2均不变，所以I2＝U2R0＋R变大，由I1I2＝n2n1，得I1＝n2n1I2变大，故C项正确，D项错误．[答案]C理想变压器动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.