2013-2014学年高二物理粤教版选修3-2同步课件：第2章_第6节_变压器
高二物理粤教版选修3-2 第二章交变电流 课件
例1
图2－1
A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变 C．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小
【精讲精析】
t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，但
此时磁通量的变化率为零，感应电动势和感应电流均 为零，感应电流方向发生改变， A项错，C项对；t2 、 t4 时刻磁通量为零，而磁通量的变化率最大，所以感 应电动势最大，选项B、D错误． 【答案】 C
本章优化总结
知识网络构建
本 章 优 化 总 结
专题归纳整合
章末综合检测
知识网络构建
交 变 电 流
交 变 电 流
专题归纳整合
交变电流的变化规律理解及应用
1 ．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴 匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流． 2 ．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达 式为 e ＝ NBSωsinωt ，感应电动势的最大值为 Em ＝ NBSω.
思路 5：原理思路．变压器原线圈中磁通量发生变 化，铁芯中ΔΦ/Δt相等；当遇到“ 时有ΔΦ1/Δt＝ΔΦ2/Δt＋ΔΦ3/Δt. ”形变压器
例3 (双选)如图2－3所示电路中的变压器为理想
变压器，S为单刀双掷开关，P是滑动变阻器R的滑 动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2分 别为原线圈和副线圈中的电流．下列说法正确的是 ( )
【精讲精析】 (1) 感应电动势的最大值 Em ＝ 2 NBSω＝100× 0.5× 0.1 ×2π V＝3.14 V. (2)转过 60° 时的瞬时感应电动势： e ＝ Emcos60° ＝3.14× 0.5 V＝1.57 V. (3)通过 60° 角过程中产生的平均感应电动势： 3 100× 0.5× × 0.12 2 E ＝NΔΦ/Δt＝ V≈2.6 V. π 3 2π
高中物理第3章交变电流第3节变压器课件粤教版选择性必修第二册
[解析]
在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，
首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线
圈接到交流电源输出端上，另一组作为副线圈，接上小灯泡；闭合
电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端
的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。故合理的顺
序是①③②④。
触裸露的导线和接线柱。
最大
(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用____量程
挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
知识点三
理想变压器原、副线圈基本量的关系
1．铜损和铁损
(1)铜损：变压器的线圈有内阻，电流通过时发热所损失的能量。
(2)铁损：铁芯在交变磁场中反复磁化，产生涡流，使铁芯发热所
(4)改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压，记录在设计好的
表格内。
项目
1
2
3
4
5
6
U1
U2
n1
n2
匝数
(5)改变线圈____，重新测量输入、输出端电压，记录在上面设计好
的表格内。
4．注意事项
断开
(1)在改变低压交流电源电压、线圈匝数前均要先____开关，再进行
操作。
(2)为了人身安全，低压交流电源的电压不能超过12 V，不能用手接
考点3 理想变压器的基本关系应用
(1)在课外，某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作时，
发现缺少电源，于是就用一种摩托车的蓄电
池代替，按图所示进行实验。闭合开关后，
灯泡是否发光？解释出现这种现象的原因。
提示：因蓄电池是直流电源，向外输出恒定电压，故连接到副线圈
高中物理 2.6变压器课件 粤教版选修32
►题后反思 理想变压器的动态问题分析，大致有两种情况：一是负载电 阻不变，原、副线圈的电压 U1、U2，电流 I1、I2，输入和输出功 率 P1、P2 随匝数比变化而变化的情况；另一类是匝数比不变，上 述各量随负载电阻变化而变化的情况．不论哪种情况都要注意： (1)根据题意分清变量和不变量；(2)要弄清“谁决定谁”的制约关 系．
第二十八页，共31页。
(2)利用 P 入＝P 出得 I1U1＝I2U2＋I3U3， 则 I1＝I2U2U＋1I3U3＝0.292×0 3 A＝0.012 A.
第二十九页，共31页。
创新拓展 【例 4】 如图 2-6-12 所示，一理想变压器原线圈接入一交 流电源，副线圈电路中 R1、R2、R3 和 R4 均为固定电阻，开关 S 是闭合的. 和 为理想电压表，读数分别为 U1 和 U2； 、 和 为理想电流表，读数分别为 I1、I2 和 I3.现断开 S，U1 数值不变， 下列推断中正确的是( )
第二十三页，共31页。
图 2-6-9
【例 3】 图 2-6-10 的甲、乙是配电房中的互感器和电表的 接线图，下列说法中不正确的是( )
图 2-6-10 A．线圈匝数 n1＜n2，n3＜n4 B．线圈匝数 n1＞n2，n3＜n4 C．甲图中的电表是电压表，输出端不可以短路 D．乙图中的电表是电流表，输出端不可以断路
第一页，共31页。
知识梳理 一、变压器 1．用途：改变交变电流的_电__压___． 2．构造：由_闭__合__铁__芯_和绕在铁芯上的线圈组成，与电源连 接的线圈叫做原__线__圈__，与负载连接的线圈叫做副__线__圈__． 3．工作原理：在原线圈上加交变电压，原线圈中的交变电 流在铁芯中产生_交__变__的__磁__通__量___且也穿过副线圈，从而在副线圈 中产生__感__应__电 ___动__势___，如果副线圈两端接入负载，负载中就会 有交变电流．
高中物理粤教版 选修二 变压器 课件2
2.如图所示，理想变压器的原线圈与输出电压有效值恒定的正弦交流电源相连， 副线圈通过导线与灯泡L和滑动变阻器R相连，若将滑动变阻器滑片上滑，则
滑动过程中，下列说法正确的是（ B）
A．副线圈两端电压变大
B．原线圈中电流增大
C．电源的输出功率不变
D．灯泡L亮度变亮
3.3变压器
生产生活中有各种变压器，有的把低压升为高压，有的把高 压降为低压。
用电器 家庭电器 手机充电器 工厂的电动机 机床上的照明灯
额定工作电压 220 V
5 V、9 V、10 V 380 V 36 V
变压器是如何改变电压的呢？
各种变压器
一、认识变压器
观察可拆变压器，回答下列问题： （1）变压器由哪些部件组成？ （2）两个线圈分别叫什么？ （3）怎样区分原线圈和副线圈？ （4）变压器的示意图怎么画？ （5）在电路中，变压器的符号是怎样的？
实际变压器的线圈有电阻，电流通过它们时会发热而损耗能量.铁芯在交变磁场中 反复被磁化，也会因铁芯发热而损耗能量。一般情况下，变压器的这两类能量损 耗都很小，特别是大型变压器，实际转换效率可达95%以上。所以在实际计算中 常常忽略损耗的能量，可将其视为理想变压器，这时副线圈的输出功率P2和原线 圈的输入功率P1相等。根据电功率公式P=UI，有U1I1=U2I2
一、认识变压器
原
副
线
线
圈
闭合铁芯
圈
变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成。
（1）闭合铁芯：绝缘硅钢片叠合而成 （2）原线圈(初级线圈)：与交流电源相连的线圈叫做原线圈，也叫初级线圈 （3）副线圈(次级线圈)：与负载相连的线圈叫做副线圈，也叫次级线圈
二：变压器的结构
可拆式变压器
5.4变压器课件-高二下学期物理选修3-2
5.4 变压器的原理
4、变压器在工作的过程能量如何转化?
电能→磁场能→电能
5.4 变压器的原理
【例1】(2019·嘉兴检测)如图所示，甲图中两导轨不平都相同，金属棒MN正在导轨上向右 做匀速运动，在金属棒运动过程中，将观察到( )
A．L1、L2都发光，只是亮度不同 B．L1、L2都不发光 C．L2发光，L1不发光 D．L1发光，L2不发光
定．由U1＝n U2 n
1得，U1＝U2＝ΔΦ 2 n1 n2 Δt
.
(3)若变压器有多个副线圈，有U1＝n1，U1＝n1，…即电压关 U2 n2 U3 n3
系仍成立．两个副线圈之间满足U2＝n2. U3 n3
5.4
理想变压器各物理量之间的关系
|课堂训练| 1．(2020·江西高三开学考试)如图所示，理想变压器的原线
[答案] D
5.4 电压与匝数的关系
【实验】探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 可以利用教学用的可拆变压器进行探究。可拆变压器能方便地从不 同接线柱上选取不同匝数的线圈，如图所示。
5.4 电压与匝数的关系
【实验】探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
5.4 电压与匝数的关系
1．实验和理论分析都表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝
5.4 变压器的规律总结
（1）输出功率等于输入功率P出＝P入，U1I1＝U2I2．
（2）原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比：UU
1 2
n1 n2
n2 >n1 U2>U1——升压变压器
n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
（3）原副线圈中的电流跟匝数成反比：
I1 I2
n2 n1
（仅限一个副线圈）。
高中物理选修3-2第二章第六节变压器1
精讲点评一、理想变压器的常规理解【例1】 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( ) A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1 B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1解析 此题考查的是对变压器原理的掌握，对理想变压器，A 选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比．D 选项认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．答案 BD二、变压器中的三种关系【例2】 如图5－4－3所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈的输出电压U 2＝220 V ，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U 0＝2 V ，则图5－4－3(1)原、副线圈的匝数各是多少？(2)当S 断开时，A 2的示数I 2＝5 A ，那么A 1的示数是多少？ (3)当S 闭合时，A 2的示数将如何变化？A 1的示数如何变化？ 解析 (1)根据变压比： n 1n 0＝U 1U 0及n 2n 0＝U 2U 0有 n 1＝U 1U 0·n 0＝3 3002×1匝＝1 650匝n 2＝U 2U 0·n 0＝2202×1匝＝110匝(2)由其是理想变压器得 P 入＝P 出I 1U 1＝I 2U 2 I 1＝U 2U 1·I 2＝2203 300×5 A ＝0.33 A(3)开关S 闭合时，负载增加，总电阻减小，副线圈的输出电压U 2不变，I 2＝U 2R ，即I 2增加．输出功率P 出＝I 2U 2也增加．根据理想变压器P 入＝P 出，即I 1U 1＝I 2U 2，原线圈中的电流I 1也随之增大了．答案 (1)1 650匝 110匝 (2)0.33 A (3)变大 变大 当堂验收肇庆一中物理科组3答案：CD2．一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈加上u ＝1 414sin 100πt V 的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是( )A ．250 VB ．353.5 VC ．499.8 VD ．200 V 答案： A 拓展与提升１．所示为一理想变压器在两种情况下工作的示意图．其中灯泡L 2、L 3的功率均为P ，且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡，原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝4∶1，则甲中L 1的功率和图乙中L 1的功率分别为( )A ．P ，PB ．16P ，14PC.14P ,16P D ．16P ,4P 答案：B２．一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图5－4－6甲所示．图乙将两盏标有“6 V,0.9 W ”和一盏标有“3 V ，0.9 W ”的三盏灯泡全部接入变压器的次级，且能够正常发光．已知U 1＝220 V ，匝数如图．(1)请在次级画出连接的示意图．(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小．答案 (1)见解析图 (2)0.012 A解析 (1)由电压和匝数的关系知U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3代入数据，得U 2＝2 V ，U 3＝7 V由U 2、U 3的结果知仅用两个副线圈中的一个时不能使三盏 灯正常发光，若将两线圈的端点2与3连接，则有 U 1U 14＝n 1n 3－n 2解得U 14＝5 V ，仍不符合题目要求．若将两线圈的端点2与4连接，则有U 1U 13＝n 1n 2＋n 3解得U 13＝9 V由公式R ＝U 2P知“6 V,0.9 W ”的灯泡电阻R ＝620.9 Ω＝40 Ω“3 V,0.9 W ”的灯泡电阻R ′＝320.9Ω＝10 Ω由以上所求数据可知，当两盏“6 V ,0.9 W ”的灯泡并联再与“3 V ，0.9 W ”灯泡串联接入U 13时恰能正常发光，如下图所示．(2)利用 P 入=P 出 得112233I U I U I U =+则2233110.930.012220I U I U I U +⨯==A =A课后巩固1、某变电站用原、副线圈匝数比为n 1∶n 2的变压器，将远距离输来的电能送到用户，如图4所示．将变压器看作理想变压器，当正常工作时，下列说法正确的是( )图4A ．原、副线圈电压比为n 2∶n 1B ．原、副线圈电流比为n 1∶n 2C ．原、副线圈电压比为n 1∶n 2D ．变压器的输入功率与输出功率的比为n 1∶n 2 答案：C2、如图5所示，理想变压器的原线圈接在u ＝220 2 sin 100πt V 的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω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，下列说法中正确的是( )图5A ．原线圈中电流表的读数为1 AB ．原线圈中的输入功率为220 2 WC ．副线圈中电压表的读数为110 2 VD ．副线圈中输出交流电的周期为50 s肇庆一中物理科组5答案：A 3、如图6所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形．原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A ，则( )图6 A ．与副线圈并联的电压表在t ＝0.5×10－2 s 时的示数为220 2 V B ．副线圈所接用电器有1 min 内消耗的电能为1.32×104 J C ．1 s 内通过副线圈所接用电器的电荷量为60 C D ．副线圈中电流有效值为10 A 答案： BD4、如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R ，开始时，开关S 断开．当S 接通时，以下说法中正确的是( )图7A ．副线圈两端M 、N 的输出电压减小B ．副线圈输电线等效电阻R 两端的电压将增大C ．通过灯泡L 1的电流减小D ．原线圈中的电流减小 答案：BC。
高中物理选修3-2-变压器
变压器知识元变压器的构造和原理知识讲解变压器的原理1．变压器的结构和特点（1）结构：主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成。
铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
.铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率。
原线圈：也叫初级线圈，其匝数用n1表示副线圈：也叫次级线圈，其匝数用n2表示输入电压：U1输出电压：U2（2）特点：原线圈与交流电源相连，副线圈与负载相连。
2．变压器的工作原理及变压规律（1）互感现象交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，交变磁场在副线圈中产生感应电动势，当副线圈两端连接负载并闭合时，副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生互相感应的现象。
（2）工作原理电磁感应是变压器的工作原理，即互感现象是变压器工作的基础。
（3）能量转换由于这种互感现象，原、副线圈虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。
其能量转换方式为：原线圈电能磁场能副线圈电能。
变压器的种类几种常见的变压器（1）自耦变压器：又称为调压变压器，自耦变压器，它只有一个线圈，把全部线圈作为原线圈或副线圈，线圈的一部分作为副线圈或原线圈。
由此自耦变压器可以降压，也可以升压，变压器的基本规律对自耦变压器均适用。
（2）电压互感器：用来把高电压变成低电压或者用来测量交流高电压，使用时，把原线圈与被测电路并联。
如图甲所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表。
互感器将高电压变为低电压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。
（3）电流互感器：用来把大电流变成小电流或者测量交流大电流，使用时，把原线圈与被测电路串联。
如图乙所示，原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表。
互感器将大电流变为小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出高电流电路中的电流。
理想变压器的规律1．理想变压器理想变压器是实际变压器的近似。
理想变压器有三个特点：（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样，每匝线圈中所产生感应电动势相等。
高二物理粤教版选修3-2课件第二章 交变电流
交流 ；通低频，阻_____ 高频 电感：通直流，阻_____ 直流 ；通高频，阻_____ 低频 电容：通交流，隔_____ 交 变 电 流 原理：_____ 互感 现象 U1 n1 ＝___ n2 U 2 基本规律 I1n1= _____ I2n2 P1= P2 功率损失： P损=___ I2r
i＝Imcos ωt，代入数值得i＝47.1cos (100πt) A 答案 i＝47.1cos (100πt) A
(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少？ Im 解析 电流的有效值为I＝ ≈33.3 A 2 路端电压的有效值为U＝IR≈160 V
即电压表的示数为160 V，电流表的示数为33.3 A.
匀速转动，角速度ω＝100π rad/s. 图1
(1)求产生感应电动势的最大值．
解析
设 ab ＝ l1 ， bc ＝ l2 ， 则 交 流 电 动 势 的 最 大 值 Em ＝
nBl1l2ω≈235.5 V
答案 235.5 V
(2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表 达式．
Em 解析 根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值Im＝ ＝47.1 A R＋r 在题图所示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为
第二章
交变电流
学案7 章末总结
网络构建
专题整合
自我检测
网络构建 垂直于磁场的轴 线圈在匀强磁场中绕________________
交 变 交变电流 产 电 的产生 生 流 特殊位置
匀速转动 线圈平面与 中性面重合 线圈平面与 中性面垂直
最大 磁通量______ 零 感应电动势为___ 电流改变方向 磁通量为零 最大 感应电动势_____
例2
如图2所示是某正弦式交变电压的波形图，由图可确
粤教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第3章 交变电流 第3节 变压器
3.两类变压器
副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫 降压
比原线圈电压高的变压器叫 升压
变压器.
变压器;副线圈的电压
想一想
1
理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比,即
2
副线圈的瞬时电压与匝数是否也成正比?
=
1
2
,原、
提示 当原线圈电压最大时,电流最大,但电流的变化率为零,此时副线圈中
磁场最强,但磁通量的变化率为零,故此时副线圈两端的电压为零,即U2=0.
2
电压 U2,即
U1 决定输出
2 1
U2=
.
1
(2)功率制约:P出决定P入,P出增大,P入增大;P出减小,P入减小;P出为0,P入为0.
1
(3)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比 一定,且输入电压
2
线圈中的输出电流 I2 决定原线圈中的电流 I1,即
U1 确定时,副
2 2
I1= (只有一个副线圈时).
解析 当导体棒做匀速直线运动切割磁感线时,在原线圈中产生恒定不变的
电流,铁芯中产生的磁场是不变的,穿过副线圈的磁通量不变,不能在副线
圈中产生感应电流.故选B.
对点演练
1.汽油机做功冲程开始时,汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃,但
是汽车蓄电池的电压只有12 V,不能在火花塞中产生火花,为此设计了如图
(4)理想变压器可以改变交变电流的频率.( × )
解析 变压器不改变交变电流的频率.
2.如图所示的四个电路,能够实现升压的是( D )
解析 变压器只能对交变电流变压,不能对直流变压,故A、B错误;由于电压
与线圈匝数成正比,所以,C错误,只有D能实现升压.