高中物理第3节 科学探究:变压器获奖课件ppt

这是一份高中物理第3节 科学探究:变压器获奖课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了学习目标，一变压器的工作原理，电路符号，磁场能，变压器的工作原理，本课小结，当堂检测，ABD等内容，欢迎下载使用。

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及工作规律。2.通过实验探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数、电流与匝数的关系。3.理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系。4.理解理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率的关系。
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。变压器是如何改变电压的呢？
思考：变压器原副线圈之间没有通过导线连接，是如何实现能量从一个线圈传递给另一个线圈的呢？
当在原线圈上加上交变电压时，在原线圈中出现交变电流，交变电流产生的磁场是不断变化的，磁感线沿着铁芯形成回路，既出穿过了原线圈又穿过了副线圈，因此副线圈中出现了交变的磁通量，产生一个交变的感应电动势，因此副线圈中也出现了交变的感应电流。简单的说：变压器利用的是互感原理。
思考：变压器在传递电能过程中有能量损失吗？
（1）线圈内阻消耗电能，转化为热量（铜损）
（2）铁芯中的涡流损耗； （铁损）
（3）某些磁感线没有沿铁芯穿过副线圈，即存在漏磁现象； （磁损）
理想变压器：不存在能量损失的变压器，即没有铜损、铁损、漏磁损失的变压器。
两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫作互感电动势。
互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。
互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作。
两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。
在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
例 如图甲所示，A、B 两绝缘金属环套在同一铁芯上，A 环中电流 iA 随时间 t 的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　 ) A．t1 时刻，两环作用力最大 B．t2 和 t3 时刻，两环相互吸引 C．t2 时刻两环相互吸引，t3 时刻两环相互排斥 D．t3 和 t4 时刻，两环相互吸引
解析：t1 时刻B 中感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2 和 t3 时刻A 环中电流在减小，则B 环中产生与A 环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误，t4 时刻A 中电流为零，两环无相互作用，D错误。
1．实验目的：探究变压器电压与线圈匝数的定量关系。2．实验器材：可拆变压器 、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线。
二、探究变压器电压与线圈匝数的关系
3．实验步骤(1)要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压表的最大量程进行测量。(2)把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。(3)用交流电压表测量输入、输出电压。
(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。(5)改变线圈匝数，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(1)在改变低压交流电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，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，不能用手接触裸露的导线和接线柱。(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
思考：理想变压器在改变电压时有何规律呢？要想得到不同的电压，可以通过改变什么参数来实现呢？
三、理想变压器的电压与匝数的关系
理论分析：理想变压器的端电压与匝数的关系
(1)穿过原副线圈的磁通量在每时每刻都是相同的，则其磁通量的变化量也是相同的，则可得：
(2) 原副线圈中的感应电动势与匝数成正比：
思考：要想升高电压，原副线圈的匝数应该怎样？降压呢？
思考：对于理想变压器没有能量损失，则原线圈回路中消耗的电功率与副线圈回路消耗的电功率应该相等。
根据此关系请你试着推导出原副线圈中电流与匝数的关系？
原副线圈消耗的电功率相等：
利用端电压与匝数的关系可得：
四、理想变压器电流与匝数的关系
例. 如图所示的理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶2，U1＝220 sin ωt (V)，n1＝1 100 匝，以下说法中正确的是（ ）A．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶2B．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为C．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 VD．原、副线圈电压的最大值之比为1∶2
拓展：理想变压器的动态分析问题
1.只有在原线圈上加上交变电压，副线圈中才会出现感应电动势，副线圈两端才会有电压，因此：输出电压由输入电压决定。
2.输入电流随输出电流的增大而增大.
3.随负载的增加，输入电流随输出电流增大而增大，则输入功率随输出功率的增大而增大，可见输入功率由输出功率决定（要多少给多少！）
例. 图示为街头变压器通过降压给用户供电示意图。试分析当用电器数量增加时，图中各表读数如何变化？
理想变压器的电压与匝数的关系
原线圈回路中消耗的电功率与副线圈回路消耗的电功率
理想变压器的原、副线圈电流与匝数的关系
1.如图所示，一理想变压器给一标有“20 V　10 W”的小灯泡供电，原、副线圈分别接一理想电流表和一理想电压表。当原线圈输入220 V的交变电流时，闭合开关S后小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　）A.变压器原、副线圈的匝数比为1∶11B.变压器原、副线圈中每匝线圈的磁通量的变化率之比为11∶1C.将开关S断开，电压表的示数将变为0D.小灯泡两端再并联一个相同的灯泡，电流表的示数将变为原来的两倍
3.［多选］如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈上的电压，则（　 　）A.保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大B.保持P的位置及U1不变，S由b合到a时，R消耗的功率将减小C.保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大D.保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大
4.［多选］理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=3∶1，原线圈与理想电流表串联后接在u= 的交流电源上，副线圈与滑动变阻器 、定值电阻R及理想电压表连接成如图所示的电路，下列说法正确的是（　　）A.触头下移，定值电阻R消耗的功率减小B.触头上移，电压表的示数增大C. t=0.1 s时，电流表示数为0D. t=0.1 s时，电压表示数为9 V