资源简介

(共24张PPT)
高中物理选择性必修第二册 第三章：交变电流 第3节:变压器
第3节:变压器
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器的构造
知道变压器的构造
变压器的构造：变压器是由闭合的铁芯和绕在铁芯上两个线圈组成。
原线圈：与交流电压连接的线圈
副线圈：与负载连接的线圈
变压器实物图
变压器示意图
变压器电学符号
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
原线圈
副线圈
原线圈
接
交流电
原线圈中的磁场发生改变
在铁芯中
产生变化
的磁通量
副线圈
产生感应
电动势
副线圈中的磁通量随之发生改变
副线圈
有
感应电流
U2
U1
×
～
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器的工作原理
变压器利用互感原理工作的
变压器的基本原理是利用原线圈和副线圈之间的互感现象工作的
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验探究
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
理想变压器
理想变压器是一个理想化的模型
现实中的变压器：
1．由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成能量损失
2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成能量损失
3．铁芯中有磁损耗，产生涡流造成能量损失
理想变压器：
我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器也是一个理想化模型。本章涉及的习题不做特殊说明我们一般认为是理想变压器。
理想变压器的能量转化：
变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量
理想变压器的输出功率等于输入功率
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
理论推导（理想变压器）
原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：
若不考虑原副线圈的内阻有
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
核心公式
实验和理论分析都表明：理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器
2、n2 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器原、副线圈电流与匝数的关系
理论推导
理想变压器输入功率等于输出功率
即:
U1I1=U2I2
P入= P出
理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比
此公式只适用于一个副线圈的变压器
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
理想变压器的规律变压器
各量的制约关系
理想变压器的规律
→ U1决定 U2
①电压关系：
→ I2 决定 I1
→ P出决定P入
②功率关系：
P入=P出
③电流关系：
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
有多个副线圈的理想变压器的电压电流与匝数的关系
理论推导
原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：
若不考虑原副线圈的内阻有:
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：
多匝线圈的理想变压器的电压与匝数的关系
n1
n2
n3
U1
U2
U3
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器的构造
知道变压器的构造
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：
把 和 代入上式得
多匝线圈的理想变压器的电流与匝数的关系
n1
n2
n3
U1
U2
U3
1.自耦变压器
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
几种常见的变压器
自耦变压器
A
电流互感器
电压互感器
V
使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数
使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
几种常见的变压器
互感器
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
变压器的能量转化
1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2=4:1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则副线圈中电流表A2的示数是(　　)
A．3mA
B．48mA
C．零
D．与R阻值有关
C
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
2．手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈（原线圈）两端接上正弦式交变电压后，就会在邻近的受电线圈（副线圈）中产生感应电动势，最终实现为手机电池充电．则受电线圈（副线圈）中产生的感应电动势（　　）
A．恒定不变
B．周期性变化
C．大小不变、极性不断变化
D．极性不变、大小不断变化
B
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
3．如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为n1:n2，副线圈接一个阻值为R的电阻，则下列说法正确的是（　　）
A．若ab之间接电压恒定的电源且电压为U，则R中的电流为
B．若ab之间接交流电源且电压为U，则原线圈中的电流为
C．若ab之间接交流电源且电压为U，增大n2，则副线圈的输出功率将增大
D．若ab之间接交流电源且电压为U，增大R，则原线圈输入功率将增大
C
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
4．如图所示，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220V，额定功率为22W，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（　　）
A．
B．
C．原副线圈电流之比为1∶2
D．原线圈输入功率为22W
D
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
5．如图（a）所示，理想变压器原副线圈匝数比为11:1，副线圈与理想电流表理想电压表以及负载电阻R连接成闭合回路，R两端电压随时间变化规律如图（b）所示。原线圈输入电压为U0的交变电流，负载电阻R=20Ω，下列说法中正确的是（　　）。
A．变压器输入电压的最大值是
B．电流表的示数为
C．原线圈输入交流电的频率是50Hz
D．变压器的输入功率是10W
A
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
6．如图所示，理想变压器的原线圈接在 的交流电源上，副线圈接有R=55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．原线圈的输入功率为
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为
D．副线圈输出交流电的周期为50s
B
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
7．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为2200匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.2 kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为（　　）
A．440V和5.3A
B．440V和10A
C．240V和5.3A
D．240V和10A
B
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
8．理想变压器原线圈为1500匝，副线圈为500匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（　　）
A．电流频率之比为3：1
B．电压之比为3：1
C．电流之比为3：1
D．功率之比为1：1
BD
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
9．如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A、B两端。已知变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为5:1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R=1Ω，其他各处电阻不计。下列说法正确的是（　　）
A．在t=0.1s和0.3s时，穿过线圈的磁通量最大
B．线圈转动的角速度为5πrad/s
C．电压表的示数为2.83V
D．电流表的示数为0.40A
BD
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
10．如图所示是理想变压器的示意图，副线圈有一抽头M，原线圈接交流电。第一次把灯泡A（12V、12W）接在PN之间，灯泡A恰好正常发光；第二次把灯泡B（6V、12W）接在PM之间，灯泡B恰好正常发光。对于这两次接法，下列判断正确的是（ ）
A．副线圈PN和PM两部分的匝数之比是2:1
B．副线圈分别接A、B灯泡时，通过原线圈的电流之比是1:1
C．副线圈分别接A、B灯泡时，原线圈的输入功率之比是2:1
D．副线圈分别接A、B灯泡时，穿过原线圈磁通量变化率的最大值之比为1:2
AB
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感

展开更多......

收起↑