【创新设计】2015-2016学年高中物理5.5变压器新人教版选修3-2教程.ppt

* 目标定位 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理. 2.掌握理想变压器的功率关系. 3.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题. 第5讲　变压器 1 预习导学 梳理·识记·点拨 2 课堂讲义 理解·深化·探究 3 对点练习 巩固·应用·反馈 一、变压器的原理 1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路图中的符号. 图1 (1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副线圈(匝数用n2表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个线圈都绕在 上. (2)原线圈：与 相连接的线圈，又叫做 . (3)副线圈：与 相连的另一个线圈，又叫做 . 闭合铁芯 初级线圈 次级线圈 交流电源 负载 2.变压器的工作基础 变压器的工作基础是 . 想一想　(1)把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上(如图2所示)，小灯泡能发光吗？为什么？ 互感现象 图2 答案　能.当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光. (2)若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？ 答案　不发光. 二、电压与匝数的关系 1.理想变压器：没有 损失的变压器. 2.电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即 ＝ . 3.降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压 的变压器. 4.升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压 的变压器. 能量 低 高 3.原、副线圈的地位 (1)原线圈在其所处回路中充当负载. (2)副线圈在其所处回路中充当电源. 4.变压器不改变交流电的频率 例1　理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是(　　) A.每匝线圈中磁通量的变化率 B.交变电流的频率 C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 ABC 二、理想变压器的功率关系和电流关系 1.理想变压器的特点 (1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失. (2)原副线圈不计内阻，即无能量损失. 2.理想变压器的功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出. 3.电流关系 (1)只有一个副线圈时，有U1I1＝U2I2，得：n1I1＝n2I2，即 . (2)当有多个副线圈时，由I1U1＝I2U2＋I3U3＋……得：n1I1＝n2I2＋n3I3＋……. 4.电压、电流、功率的制约关系 (1)电压制约：输入电压U1决定输出电压U2. (2)功率制约：P出决定P入，这体现了能量守恒的特点. (3)电流制约：输出电流I2决定输入电流I1. 例2　如图3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220 V，额定功率为22 W， 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(　　) 图3 答案　A 针对训练　用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流随时间变化的图象如图4所示，则(　　) 图4 A.变压器输入功率约为3.9 W B.输出电压的最大值是110 V C.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2 变压器原、副线圈匝数之比是2∶1，C错； 负载电流的函数表达式是i＝0.05sin(100πt) A，D错. 答案　A 例3　如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1∶n2∶n3＝10∶5∶1，其中n1接到220 V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路. 已知通过电阻R3的电流I3＝2 A，电阻 R2＝110 Ω，求通过电阻R2的电流I2和 通过原线圈的电流I1. 图5 答案　1 A　0.7 A 三、几种常见的变压器 1.自耦变压器 如图6所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用. 图6 2.电压互感器 (1)构造：小型降压变压器，如图7甲所示. (2)接法：原线圈并联在高压电路 中，副线圈接电压表；为了安全， 外壳和副线圈应接地. (3)作用：将高电压变为低电压， 通过测量低电压，计算出高压电 路的电压. 图7 3.电流互感器 (1