高中物理 模块综合 复合场中的特殊物理模型课件 新人教版选修3-1 (148)

1、一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2符号符号二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理： 1 1、互感互感现象：变压器只能改变现象：变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器：理想变压器：三、理想变压器的三、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：四、常用变压器四、常用变压器2121nnUU 1221nnIIP入入P出出温习回顾温习回顾一、变压器输入输出电压、一、变压器输入输出电压、电流、功率之间的因果关系电流、功率之间的因果关系 U2n2/n1U12.U2由由U1和匝数比和匝数比

2、 决定；决定； 1.U1由电源决定；由电源决定；I1n2/n1I24.I1由由I2和匝数比决定；和匝数比决定； I2U2R3.I2由由U2和负载决定；和负载决定； 5.P2由由U2和负载决定；和负载决定； P2U22R6. P1由由P2决定；决定； P1P2电源电源U1U2P2P1I2I1U2n2/n1U1I2U2RI1n2/n1I2P2U22RP1P2一、变压器输入输出电压、一、变压器输入输出电压、电流、功率之间的因果关系电流、功率之间的因果关系 结论：如果变压器的负载发生变化结论：如果变压器的负载发生变化,确确定物理量变化时定物理量变化时,依据以下原则：依据以下原则：输入电压输入电压U1决

3、定输出电压决定输出电压U2; 输出电流输出电流 I2 决定输入电流决定输入电流I1 ; 输出功率输出功率 P2决定输入功率决定输入功率P1.一、变压器输入输出电压、一、变压器输入输出电压、电流、功率之间的因果关系电流、功率之间的因果关系 如图所示：如图所示：理想变压器的理想变压器的原线圈接高电原线圈接高电压压,变压后接变压后接用电器用电器,线路线路电阻不计。电阻不计。S原来闭合原来闭合,且且R1=R2,现将现将S断开断开,那么交流电压表的示数那么交流电压表的示数U、交流电、交流电流表的示数流表的示数I 和用电器上和用电器上R1的功率的功率P1将将分别是分别是( )课堂练习课堂练习 U 增大、增

4、大、I 增大、增大、P1 增大增大C. U 减小、减小、I 减小、减小、P1 减小减小D. U 不变、不变、I 减小、减小、P1减小减小B. U 不变、不变、I 减小、减小、P1 增大增大D如图所示如图所示,一理想变压器原、副线圈一理想变压器原、副线圈的匝数比为的匝数比为n1：n2=3：1,有四只相同的灯有四只相同的灯泡连入电路中泡连入电路中,若灯泡若灯泡L2、L3、L4均能正均能正常发光常发光,则灯泡则灯泡L1（ ） A.也能正常发光也能正常发光 B.较另三个灯暗些较另三个灯暗些 C.将会烧坏将会烧坏L1 D.不能确定不能确定AL2L3L4n1n2L1课堂练习课堂练习如图所示如图所示,理理想

5、变压器原、副线想变压器原、副线圈匝数比为圈匝数比为n1:n2=1:2,电源电压为电源电压为200V,A是保险丝是保险丝(额定电流额定电流I0=1A),R为可变电阻为可变电阻,为使原线为使原线圈中电流不超过圈中电流不超过I0,R的阻值最小不小于的阻值最小不小于_课堂练习课堂练习ARn2n1U1800如图所示的如图所示的理想变压器理想变压器,它的它的原副线圈接在交原副线圈接在交流电源上流电源上,副线圈副线圈接一个标有接一个标有“12V,100W”的灯泡的灯泡,已知变已知变压器原、副线圈的匝数比为压器原、副线圈的匝数比为18:1,那么小那么小灯泡正常工作时灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为图中的电

6、压表的读数为_V,电流表的读数为电流表的读数为_A.课堂练习课堂练习12Vn2n1VA100W2160.46 为了保证用电安全为了保证用电安全, ,家庭居室的室内电路前端家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关一般都安装漏电保护开关, ,如图所示是保护开关如图所示是保护开关的电路原理简图问的电路原理简图问: : (1)电路正常工作时电路正常工作时,b线圈有没有感应电流产线圈有没有感应电流产生生?为什么？为什么？(2)如果站在地上的人不小心接触火线时如果站在地上的人不小心接触火线时,b线线圈有没有感应电流产生？为什么圈有没有感应电流产生？为什么?课堂练习课堂练习解析解析 发电厂的零线是接地的

7、发电厂的零线是接地的,漏电保护开关有一漏电保护开关有一个结谈判变压器相似的电流互感器个结谈判变压器相似的电流互感器,其铁芯的其铁芯的a侧侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示）（图中分别用实线和虚线表示）,它们分别将用它们分别将用电器和火线、零线串联起来电器和火线、零线串联起来,220V交变电流在交变电流在MNO、GRK与发电厂之间流过；铁芯的与发电厂之间流过；铁芯的b侧有侧有另一个线圈与电磁继电器另一个线圈与电磁继电器J的线圈（图中未画出）的线圈（图中未画出）并联并联,室内电路正常工作时室内电路正常工作时,b线圈没有电流线圈没

8、有电流,J保持保持导通状态导通状态,当漏电时当漏电时,b线圈便会产生感应电流线圈便会产生感应电流,推推动电磁继电器动电磁继电器J切断用电器的电路切断用电器的电路,从而防止事故从而防止事故的发生的发生参考答案参考答案 （1）电流互感器）电流互感器a侧两线圈完全相同侧两线圈完全相同,流过流过两线圈的电流大小相等两线圈的电流大小相等,方向相反方向相反,它们产生的磁场相它们产生的磁场相互抵消互抵消,b侧线圈磁通量总为零而不变侧线圈磁通量总为零而不变,线圈中不产生感线圈中不产生感应电流应电流（2）火线的电流有一部分流经人体）火线的电流有一部分流经人体,经大地流回发电经大地流回发电厂厂,a侧两线圈电流大小

9、不等侧两线圈电流大小不等,产生产生“剩余电流剩余电流”在铁芯在铁芯中产生变化的中产生变化的“剩余磁通剩余磁通”,b侧线圈中磁通量发生变侧线圈中磁通量发生变化化,线圈中产生感应电流线圈中产生感应电流 如图是如图是4 4种亮度可调的台灯的电路的示意图种亮度可调的台灯的电路的示意图, ,它们所它们所用的灯泡相同用的灯泡相同, ,且都是且都是“220V 40W”220V 40W”, ,当灯泡消耗的功当灯泡消耗的功率都调至率都调至20W20W时时, ,哪种台灯消耗的功率最小？哪种台灯消耗的功率最小？解析解析 理想变压器的输入功率等于输出功率理想变压器的输入功率等于输出功率, ,在变压器在变压器上是没有功

10、率损失的上是没有功率损失的, ,所以含有变压器的台灯消耗功率所以含有变压器的台灯消耗功率就等于灯泡消耗的功率而其余三种电路中有另外的就等于灯泡消耗的功率而其余三种电路中有另外的变阻器变阻器, ,除灯泡消耗功率外除灯泡消耗功率外, ,在变阻器上有额外的功率在变阻器上有额外的功率损失损失C课堂练习课堂练习二、有多个副线圈的理想变压器二、有多个副线圈的理想变压器一个原线圈多个副线圈的理想变压一个原线圈多个副线圈的理想变压器器,原线圈匝数为原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分两个副线圈的匝数分别为别为n2和和n3,相应的电压分别为相应的电压分别为U1、U2和和U3,相应的电流分别相应的电流分别为为I1

11、、I2和和I3,根据变根据变压器的工作原理可压器的工作原理可得得:n1n2n3U1U2U32121nnUU 3131nnUU 3232nnUU 332211UIUIUI 332211nInInI 得得根据根据出出入入PP n1n2n3U1U2U3一台理想变压器原线圈匝数一台理想变压器原线圈匝数n11100匝匝,两个副线圈的匝数分别是两个副线圈的匝数分别是n260匝匝,n31200匝匝.若通过两个副线若通过两个副线圈中的电流分别为圈中的电流分别为I210A,I35A,求求原线圈中的电流原线圈中的电流.6A课堂练习课堂练习如图所示：理想变压器的交流输入如图所示：理想变压器的交流输入电压电压U1=2

12、20V,有两组副线圈有两组副线圈,其中其中n2=36匝匝,标有标有“6V,9W”、“12V,12W”的灯泡的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光分别接在两副线圈上均正常发光,求：求：课堂练习课堂练习n1n2n36V9W12V12W(1)n1 1320匝匝 n3= 72匝匝(1)原线圈的匝数为原线圈的匝数为n1和另一副线和另一副线圈的匝数圈的匝数n3.(2)原线圈的电流原线圈的电流I1。n1n2n36V9W12V12W(2)I1=0.095A课堂练习课堂练习在绕制变压器在绕制变压器时时,某学生误将两某学生误将两个线圈绕在如图所个线圈绕在如图所示变压器左右两臂示变压器左右两臂上上,当通以交变电当通以交变电流时流时,每个线圈产每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中部的臂另一半通过中部的臂,已知线圈的匝数之已知线圈的匝数之比比n1:n22：1.在不接负载的情况下在