高中物理第2讲变压器名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第2讲变压器第1页知识点理想变压器Ⅰ

1.结构和原理(如图所表示)(1)主要结构:由_______、_______和_________组成。(2)工作原理:电磁感应_____现象。原线圈副线圈闭合铁芯互感第2页2.理想变压器基本关系式(1)功率关系:______。(2)电压关系:

若n1>n2,为_____变压器;若n1<n2,为_____变压器。(3)电流关系:只有一个副线圈时,______;有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn。P入=P出降压升压第3页3．几个惯用变压器(1)自耦变压器——调压变压器。电压互感器：把_______变成_______。电流互感器：把_______变成_______。高电压低电压大电流小电流(2)互感器第4页【思索辨析】(1)变压器只对改变电流起作用,对恒定电流不起作用。(

)(2)变压器不但能改变交变电流电压,还能改变交变电流频率。(

)(3)正常工作变压器当副线圈与用电器断开时,副线圈两端无电压。(

)(4)变压器副线圈并联更多用电器时,原线圈输入电流随之增大。(

)第5页分析：变压器是依靠电磁感应工作,恒定不变电流不能产生改变磁场,不满足产生感应电动势条件,(1)对;变压器变压原理是互感原理,当原线圈改变一个周期时,副线圈也改变一个周期,故原、副线圈磁通量改变率完全相同,原、副线圈交变电流频率也完全相同,(2)错;副线圈两端电压由原、副线圈匝数比和原线圈两端电压共同决定,与副线圈上所接负载无关,(3)错;变压器副线圈并联更多用电器时,副线圈电流增加,原、副线圈电流之比由匝数比决定,所以原线圈电流对应增加,(4)对。第6页考点1理想变压器工作原理和基本量关系(三年12考)

深化了解【考点解读】1.工作原理

第7页2.理想变压器及其原、副线圈基本量关系理想变压器①没有能量损失(铜损、铁损)②没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系P入=P出电压关系原、副线圈电压比等于匝数比,与负载情况、副线圈个数多少无关电流关系只有一个副线圈时,电流和匝数成反比;有多个副线圈时,由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系原、副线圈中电流频率相等第8页理想变压器①没有能量损失(铜损、铁损)②没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈输入功率P1由副线圈输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定第9页【典例透析1】(·山东高考改编)图甲是某燃气炉点火装置原理图。转换器将直流电压转换为图乙所表示正弦交变电压,并加在一理想变压器原线圈上,变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,为交流电压表。当变压器副线圈电压瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确是(

)第10页A.电压表示数等于5VB.电压表示数等于VC.实现点火条件是=1000D.实现点火条件是<1000【解题探究】(1)在交流电路中,交流电压表测量是交流电压_______。(2)变压器原、副线圈电压与线圈匝数关系:_______有效值第11页【解析】选B。由u-t图像可知最大电压值为5V，故有效值为

V，交流电压表测量是有效值，A错，B对；由变压器电压与线圈匝数关系可知，当变压器副线圈电压瞬时值大于5000V，即5>5000，所以>1000，C、D均错。第12页【总结提升】基本量关系解题两点提醒(1)理想变压器应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点,电流关系推导是以其为依据。(2)变压器以上关系都是依据“口”字型铁芯变压器推出。假如变压器不是“口”字型铁芯,应依据变压器原理及各线圈中磁通量关系推导出各物理量关系。

第13页【变式训练】(·海南高考)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12V,6W”小灯泡并联在副线圈两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想)示数分别是(

)A.120V,0.10AB.240V,0.025AC.120V,0.005AD.240V,0.05A第14页【解析】选D。灯泡正常工作,副线圈电压U2=12V,副线圈电流I2=2×A=1A,依据匝数比得原线圈电流I1=I2=0.05A,原线圈电压U1=20U2=240V,选项D正确,其它选项错误。第15页【变式备选】如图所表示,理想变压器原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端交变电压为u=20sin100πt(V)。氖泡在两端电压到达100V时开始发光,以下说法中正确有(

)A.开关接通后,氖泡发光频率为50HzB.开关接通后,电压表示数为100VC.开关断开后,电压表示数变大D.开关断开后,变压器输出功率不变第16页【解析】选B。因为副线圈电压由原线圈决定,则不论负载怎样改变,电压表读数不变,一直为有效值100V,B正确,C错误;交流电每个周期内氖泡发光两次,每秒发光100次,则氖泡发光频率为100Hz,A错误;开关断开后,负载电阻增大、电流减小,则变压器输出功率减小,D错误。第17页考点2理想变压器动态分析(三年7考)

解题技巧【考点解读】常见理想变压器动态分析问题普通有两种:匝数比不变情况和负载电阻不变情况。1.匝数比不变情况(如图所表示)

第18页(1)U1不变,依据输入电压U1决定输出电压U2,能够得出不论负载电阻R怎样改变,U2不变。(2)当负载电阻发生改变时,I2改变,依据输出电流I2决定输入电流I1,能够判断I1改变。(3)I2改变引发P2改变,依据P1=P2,能够判断P1改变。第19页2.负载电阻不变情况(如图所表示)(1)U1不变,发生改变,U2改变。(2)R不变,U2改变,I2发生改变。(3)依据和P1=P2,能够判断P2改变时,P1发生改变,U1不变时,I1发生改变。第20页【典例透析2】(·杭州模拟)如图所表示,理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,b是原线圈中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压,其瞬时值表示式为u1=sin100πt(V),则(

)

第21页A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表V1示数为22VB.当t=s时,电压表V0读数为110VC.单刀双掷开关与a连接,当滑动变阻器滑片P向上移动过程中,电压表V1示数增大,电流表示数变小D.当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表V1和电流表示数均变小第22页【解题探究】(1)请分析当开关接a时,滑片P上移,负载电阻怎样改变?原、副线圈电压怎样改变?提醒：负载电阻变大。原、副线圈电压不变。(2)请分析当开关由a扳向b时,原、副线圈电压改变。提醒：原线圈电压不变。副线圈电压变大。第23页【解析】选C。原线圈输入电压有效值为220V,由电压比及电表测得有效值可知,当单刀双掷开关与a连接时,副线圈输出电压U2=22V,而U2=UR0+所以电压表V1示数小于22V,A错;由瞬时值表示式可知当t=s时,电压瞬时值为110V,而电压表示数为有效值,则电压表V0读数为220V,B错;单刀双掷开关与a连接,当滑动变阻器滑片P向上移动过程中,R接入电路阻值增大,而U2不变,电流表示数减小,电压表V1示数增大,C对;当单刀双掷开关由a扳向b时,变压器原线圈匝数减小,所以副线圈输出电压增大,电压表V1和电流表示数均变大,D错。第24页【总结提升】变压器动态问题分析思绪流程第25页【变式训练】(·福建高考)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。以下说法正确是(

)第26页A.I1和I2表示电流瞬时值B.U1和U2表示电压最大值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】选C。交流电压表和交流电流表显示示数都为有效值,A、B错。因为输入端电压U1和理想变压器匝数比不变,所以U2不变。滑片P向下滑动过程中,电阻变小,电流I2变大,输出功率变大,则输入功率变大,电流I1变大,C对、D错,故选C。第27页【备选例题】【典例透析】如图所表示,接于理想变压器中四个规格相同灯泡都正常发光,那么,理想变压器匝数比n1∶n2∶n3为多少?考查内容多线圈变压器问题第28页【规范解答】灯泡正常发光,可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3。由变压器电压比公式所以n2=2n3。同理,灯泡正常发光,功率相等,即PA=PB=PC=PD。由P=I2R,得IA=IB=IC=ID,即I1=I2=I3。由U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3,第29页即n1=n2+n3=2n3+n3=3n3,所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1。答案：3∶2∶1第30页自耦变压器问题【典例】(10分)自耦变压器①铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈某部分。一升压式自耦调压变压器电路如图所示,其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1900匝,原线圈为1100匝,接在有效值为220V交流电源上。当②变压器输出电压调至最大时,负载③R上功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压有效值为U2,且④变压器是理想,则U2和I1分别约为多少?第31页【审题——抓住信息，快速推断】关键信息信息挖掘题干①铁芯上只绕有一个线圈原副线圈磁通量时刻相同,改变率相同,和普通变压器原理相同,基本量关系相同②变压器输出电压调至最大时副线圈为最大匝数1900匝时,输出电压最大③R上功率为2.0kW原副线圈功率相同,注意单位换算④变压器是理想利用理想变压器基本关系和制约关系求解第32页【答题——规范解题，步步得分】由理想变压器原、副线圈中电压得:(2分)电流关系可得:(2分)功率关系可得:U1I1=P2,(2分)所以当变压器输出电压调至最大时,副线圈匝数也最大n2=1900匝,负载R上功率也最大为2.0kW,则(2分)(2分)答案：380V

9.1A第33页【双基题组】1.(·渝北模拟)如图所表示,一理想变压器原副线圈匝数比为1∶2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有理想电压表和理想电流表。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读数,则(

)第34页A.U=110V,I=0.2AB.U=110V,I=0.05AC.U=110V,I=0.2AD.U=110V,I=0.2A【解析】选A。由变压原理可得U1=110V,即电压表示数为110V。由P入=P出,灯泡正常发光可得P入=U1I1=P出=22W,I1=A=0.2A,故A正确。第35页2.(·黄山模拟)如图所表示交流电路中,理想变压器输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表。当滑动变阻器R滑动头向下移动时(

)A.灯L变亮B.各个电表读数均变大C.因为U1不变,所以P1不变D.P1变大,且一直有P1=P2第36页【解析】选D。滑动头向下移动时,变阻器R实际应用阻值变小,变压器负载总电阻变小,副线圈总电流增大,R0上电压降增大,所以电压表示数变小,灯L变暗,而电流表示数变大,故A、B均错误;U1即使不变,但输入端电流增大,故有P1=U1I1增大,但理想变压器一直有P1=P2,所以C错误,D正确。第37页【高考题组】3.(·重庆高考)如图所表示,理想变压器原线圈接入u=11000sin100πt(V)交变电压,副线圈经过电阻r=6Ω导线对“220V

880W”电器RL供电,该电器正常工作。由此可知(

)第38页A.原、副线圈匝数比为50∶1B.交变电压频率为100HzC.副线圈中电流有效值