高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器教学演示课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器教学演示课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了闭合铁芯，原线圈，副线圈，感应电动势，能量损失，匝数之比，答案D，答案BD，答案BC等内容，欢迎下载使用。
1．构造变压器由__________和绕在铁芯上的两个______组成,与交流电源连接的线圈叫________,与负载连接的线圈叫________．
2．原理______现象是变压器的工作基础,由于原线圈中电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的______也在不断变化．变化的______在副线圈中产生____________．
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,按下图5­4­1进行实验．图5­4­1则闭合电键后,灯泡是否发光？并解释出现这种现象的原因？
1．变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化．( )2．恒定电流接入变压器后也可发生互感现象,也可起到变压作用．( )3．变压器的铁芯由很薄的硅钢片叠合而成．( )
1．理想变压器没有__________的变压器．2．电压与匝数关系原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的_________,即： ＝ .
【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.可见,原、副线圈的瞬时电压与匝数不成正比．
1．在理想变压器中原、副线圈的磁通量的变化率是一致的．( )2．理想变压器可以改变交变电流的频率．( )3．电流通过铁芯从原线圈流到副线圈．( )
学生分组探究一　变压器的工作原理第1步探究——分层设问,破解疑难1．把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连到交流电源的两端,另一个线圈连到小灯泡上．接通电源,我们会看到小灯泡发光,结合实验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起,原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的？
【提示】　变压器的原、副线圈虽然都套在同一个铁芯上,但两线圈是彼此绝缘的,原线圈是利用了互感现象在副线圈中感应出电流的,并不是原线圈的电流直接流到副线圈中去．
2．探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么？【提示】　变压器的铁芯为闭合铁芯,形成一个闭合磁路,使副线圈中的磁通量变化与原线圈中的磁通量变化基本相同．
第2步结论——自我总结,素能培养图5­4­3
1．变压器的变压原理：当原线圈加上交流电压U1时,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生变化的磁通量,在原、副线圈中都要产生感应电动势．如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流,它也在铁芯中产生变化的磁通量,原、副线圈间虽然不相连,电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈．(如图5­4­3)2．能量转化：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．
第3步例证——典例印证,思维深化　如图5­4­4所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,电流表A1的示数为12 mA,则电流表A2的示数为(　　)图5­4­4A．3 mA　　　　B．0C．48 mA D．与负载R的值有关
【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．【答案】　B
变压器的作用如果变压器接在直流电路中,原线圈中电流不变,在铁芯中不能引起磁通量的变化,没有互感现象,变压器起不到变压作用．
第4步巧练——精选习题,落实强化1．(多选)关于变压器,下列说法正确的是(　　)A．变压器的工作原理是电磁感应B．所有变压器的工作基础都是互感现象C．各种电流接入变压器的输入端,变压器都能持续正常工作D．只有交变电流接入变压器的原线圈中,变压器才能持续正常工作
【解析】　变压器之所以能变压,是因为原线圈接交流电源时,有交变电流流过原线圈,引起穿过原、副线圈的磁通量发生变化,在原、副线圈中都产生了感应电动势,所以变压器的工作原理是电磁感应,所以选项A正确；
有一种变压器叫自耦变压器,它只有一个线圈绕在铁芯上,但有三个抽头,可升压、也可降压,这种变压器的工作基础是自感,也就是说,当变压器是利用两个线圈变压时,其工作基础是互感,当变压器是利用一个线圈变压时,其工作基础是自感,所以选项B错误；变压器要想持续正常工作,原线圈必须接入交变电流,若接入直流电,原、副线圈中不可能出现持续的感应电动势,变压器不能持续正常工作,所以选项C错误,D正确．【答案】　AD
2．一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列物理量不一定相等的是(　　)A．交流的频率　　　B．电流的有效值C．电功率 D．磁通量的变化率
【解析】　变压器可以改变原、副线圈中的电流,因此原、副线圈中的电流不一定有相同的有效值,选项B正确；由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈,因而原、副线圈的磁通量变化率相同,选项D错误；变压器的工作基础是互感现象,副线圈中感应的交流频率与原线圈中交流频率是相同的,选项A错误；理想变压器中P入＝P出,选项C错误．【答案】　B
学生分组探究二　理想变压器中的几个关系第1步探究——分层设问,破解疑难1．理想变压器有什么特点？实际变压器与理想变压器相比有什么区别？【提示】　理想变压器有三个特点：(1)变压器铁芯内无漏磁；
(2)原、副线圈不计内阻,即不产生焦耳热．(3)变压器自身的能量损耗不计,原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率．实际变压器不可避免地存在损耗．
3．功率关系对于理想变压器,不考虑能量损失,P入＝P出．4．电流关系由功率关系,当只有一个副线圈时,I1U1＝I2U2,
第3步例证——典例印证,思维深化　一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压U如图5­4­5所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则(　　)5­4­5
【思路点拨】　解答本题时应把握以下三点：(1)正弦交变电流峰值与有效值的关系．(2)变压器原、副线圈电压与匝数的关系．(3)电流表示数,电热和功率需用交变电流有效值计算．
第4步巧练——精选习题,落实强化图5­4­61．(2013·广东高考)如图5­4­6所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1, )和Ⓐ均为理想电表,灯泡电阻RL＝6 Ω,AB端电压u1＝12 sin100πt(V)．下列说法正确的是(　　)
2．(多选)如图5­4­7,将额定电压为60 V的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A．以下判断正确的是(　　)图5­4­7
A．变压器输入功率为484 WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3
学生分组探究三　变压器的动态分析第1步探究——分层设问,破解疑难　如图5­4­8所示为理想变压器,b是原线圈的中心抽头,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,请探究以下几个问题：图5­4­8
1．保持滑动变阻器触头P的位置不变,当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数如何变化？变压器的输出功率如何变化？【提示】　理想变压器副线圈输出电压变大,通过负载电阻的电流增大,电压表和电流表的示数均变大,变压器的输出功率变大．
2．单刀双掷开关与a连接,在滑动变阻器触头P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数如何变化？变压器的输出功率如何变化？原线圈的电流、输入功率如何变化？
第2步结论——自我总结,素能培养1．电压制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2＝n2U1/n1.2．电流制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1＝n2I2/n1.
3．负载制约(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2＝P负1＋P负2＋…；(2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2＝P2/U2；(3)总功率P入＝P线＋P2,即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
4．对理想变压器进行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变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→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.
第3步例证——典例印证,思维深化　(多选)如图5­4­9所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合电键S,下列说法正确的是(　　)图5­4­9A．P向下滑动时,灯L变亮B．P向下滑动时,变压器的输出电压不变
C．P向上滑动时,变压器的输入电流变小D．P向上滑动时,变压器的输出功率变大【思路点拨】　首先要分清变量和不变量；其次明确各物理量间的制约关系．【解析】　本题是理想变压器的动态分析问题,首先要分清变量和不变量,其次明确各物理量间的制约关系．由于理想变压器输入电压U1不变,原、副线圈匝数不变,所以输出电压U2也不变,灯L亮度不随P的滑动改变,故选项A错误,选项B正确．
P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,负载总电阻R总减小,由 【答案】　BD
理想变压器动态问题的处理方法1．首先抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率P2决定输入功率P1.2．把副线圈当作电源,研究副线圈电路电阻变化．3．根据闭合电路的欧姆定律,判定副线圈电流的变化、功率的变化．
第4步巧练——精选习题,落实强化1．用电高峰期,电灯往往会变暗,其原理可简化为如下物理问题．如图5­4­10所示,理想变压器的副线圈上,通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,原线圈输入有效值恒定的交流电压,当开关S闭合时,以下说法中正确的是(　　)图5­4­10
A．原线圈中电流减小B．副线圈输出电压减小C．R两端的电压增大D．原线圈输入功率减小【解析】　原线圈输入电压恒定,副线圈输出电压不变,B错误；当开关S闭合后,电路中总电阻减小,总电流和总功率变大,原线圈中电流和输入功率都变大,R两端的电压增大,故C正确,A、D错误．【答案】　C
2．(多选)有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑片Q调节,如图5­4­11所示,在副线圈的输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,在原线圈上加一电压为U的交流电源,则(　　)图5­4­11
A．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变大B．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变小C．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变大D．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变小
变压器与分压器的变压辨析变压器(如图5­4­12甲所示)和分压器(如图5­4­13乙所示)都能起到改变电压的作用,但二者又有着本质的区别．图5­4­12
为了帮助同学们加深对这两种装置的认识,更好地理解和应用它们来解决实际问题,现将二者区别总结如下：1．工作原理不同：变压器是一种“电感性装置”,是根据电磁感应原理工作的；而分压器是一种“电阻性装置”,是根据电阻串联分压原理工作的．2．改变电压的种类不同：变压器只能改变交变电压,不能改变直流电压；而分压器既可改变交变电压,也可改变直流电压．
3．电压的调节范围不同：变压器可以使交流电压升高或降低；而分压器不能使电压升高,只能使电压降低．4．受负载影响不同：若在cd间、gh间分别接入负载电阻R0后,对于变压器,Ucd不随R0的变化而变化；而对于分压器,Ugh随R0的增大而增大,随R0的减小而减小．
甲、乙两电路中,当a、b两端与e、f两端分别加上110 V的交流电压时,测得c、d间与g、h间的电压均为55 V．若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压,则a、b间与e、f间的电压分别为(　　)A．220 V,220 V　　　　B．220 V,110 VC．110 V,110 V D．220 V,0
【解析】　当a、b两端接110 V电压时,c、d间获得的电压为55 V,说明c、d间线圈的匝数为原线圈a、b间匝数的一半；反过来,当c、d两端接110 V电压时,由电压与匝数的关系知,a、b间电压应为220 V．当e、f两端接110 V电压时,g、h间电压为55 V,说明g、h间电阻为e、f间电阻的一半；当g、h两端接110 V电压时,其等效电路如图所示．
e、g间没有电流,e、g间电压为零,所以e、f间电压与g、h间电压相等,为110 V,故B正确．【答案】　B
[先看名师指津]　变压器是一种电感性仪器,根据电磁感应原理工作的,只能改变交流电压,不能改变直流电压；而分压器是一种电阻性仪器,是根据电阻串联分压原理工作的,可以改变交流电压,也可以改变直流电压．
[再演练应用] 图5­4­14如图5­4­14甲、乙所示电路中,当A、B接10 V交流电压时,C、D间电压为4 V；当M、N接10 V直流电压时,P、Q间电压也为4 V．现把C、D接4 V交流电压,P、Q接4 V直流电压,下面可表示A、B间和M、N间的电压的是(　　)
A．10 V,10 V　　　　　B．10 V,4 VC．4 V,10 V D．10 V,0【解析】　本题考查了变压器和分压器的原理及区别．甲图是一个自耦变压器,当A、B作为输入端,C、D作为输出端时,是一个降压变压器,两边的电压之比等于线圈的匝数之比．当C、D作为输入端,A、B作为输出端时,是一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C、D接4 V交流时,A、B间将得到10 V交流．