高中物理第五章交变电流.变压器课件人教版

A．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变大 B．保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变小 C．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变大 D．保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变小
解析：Q 位置不动，副线圈电压 U2 不变，当 P 上滑时，R 增大，由 P＝R＋U22R0可 知总功率减小，原线圈电压 U1 不变，由 P＝U1I1 可知原线圈电流 I1 减小，故 A 错误，B 正确；当 P 位置不动，Q 上滑时，由UU12＝nn12知 U2 增大，同理分析原线圈 电流 I1 增大，故 C 正确，D 错误．
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析：
[解析] 交流电压表和交流电流表显示的示数都为有效值，A、B 错误．由于输入端 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 正确，D 错误． [答案] C
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＝UP22. (3)总功率 P 入＝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.
[总结提升] (1)对于输出电压的大小，条件充分时只需根据原线圈电压和原、副线圈匝数比确定． (2)P1、P2、I1、I2 的判断，往往都与 R 的大小有关，对 P1、I1 的确定需从 P2、I2 入 手．
3．(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可 以通过滑动触头 Q 来调节，在副线圈两端连接了定阻电阻 R0 和滑动变阻器 R，P 为 滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为 U 的正弦交流电，则( )

B. L1的亮度减弱 D. L2亮度增强
•探究方法小结
原线圈电路中无分压电阻，分析各物理量随负载电阻 变化而变化的情况，顺序是
R→I2→P2→P1→I1
课后探究问题：如图所示，变压器为理想变压器，
交流电源电压恒定，灯泡L1串联在原线圈回路中，灯 泡L2，L3为副线圈的负载，开关S断开时，灯泡L1，L2 的亮度与断开前相比( )
A. L1亮度不变 C. L2亮度不变
思考问题：铁芯的作用是什么？ 为什么要做成彼此绝缘的层叠
硅钢片？
生活中的物理小常识：充电器 不拔耗电么？
实验结果
对于手机的充电器： 接负载时的功率为
6.59W 空载的功率降低为
0.27W
实验结果
对于电脑的充电器： 接负载时的功率为
49.44W 空载的功率降低为
0பைடு நூலகம்49W
探究：理想变压器的 电路动态分析
第五章 交变电流
4.变压器
Transformer
引言：
各种各样的变压器
本课目标
知识目标 1.了解变压器的结构和工作原理 2.知道理想变压器的变压、变流、功
率传输规律 能力目标
掌握变压器工作时的各项制约关系， 并会利用制约关系进行电路动态分析
1.变压器的原理： 雏形：法拉第的线圈
工作原理：互感 能量转化角度： 电能与磁能
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．
下列说法正确的是( )
A．I1和I2表示电流的瞬时值 B．U1和U2表示电压的最大值 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

6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/192021/11/192021/11/1911/19/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/192021/11/19November 19, 2021
如果理想变压器有多个副线圈，则：
I1 U 1 ＝ I2 U 2 ＋ I3 U 3 -压器
1、自耦变压器 特点：只有一个线圈，可升压，也可降压
2、调压变压器 特点：属于自耦变压器，但电压可连续调节
3、互感器 分类：电压互感器和电流互感器
课堂练习
3、如图所示：理想变压器的原线
圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不
计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么 交流电压表的示数U、交流电流表的示数I 和
用电器上R1的功率PR1将分别（D ）
A. U 增大、I 增大、PR1 增大 B. U 不变、I 减小、PR1 增大
C. U 减小、I 减小、PR1 减小 D. U 不变、I 减小、PR1 不变
在我们使用的各种用电器中，所需的电 源电压各不相同，而日常照明电路的电压是 220V，那么如何解决这一问题呢？
需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
变电站的大型变压器
城乡变压器
各式变压器
可拆式变压器
复习提问
1、产生感应电动势条件是什么？ 2、法拉第电磁感应定律内容 3、什么是互感现象？
一、变压器的构造
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
铁芯起到了能量转换的作用。

3：理想变压器原、副线圈的电流为I1、I2，电压为 U1、U2，功率为P1、P2，关于它们的关系，正确的
是 （C ）
A.I2由I1决定 C.P1由P2决定
B.U2与负载有关 D.U1由U2决定
人教版高中物理选修3—2第五章交变 电流第4 节：变 压器( 共18张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美 版
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4：一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻，下 列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍
（ D）
A.次级线圈的匝数增加为原来的2倍 B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍 C.负载电阻变为原来的2倍 D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍
人教版高中物理选修3—2
照明灯电压------220伏
机床上照明灯------36伏
半导体收音机电源电压不超过10伏
大型发电机交流电压------几万伏
远距离输电------几十万伏
电视机显像管却需要10000V以上电压
交流便于改变电压，以适应各种不同的需要
变压器就是改变交流电压的设备
1.示意图
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝数 少于副线圈匝数
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互感器的区分技巧
(1)电压互感器是降压变压器，据
U1 n1 U 2 n2
，知n1>n2。
电流互感器是升压变压器，据

有多个副线圈时满足 n1I1=n2I2+n3I3+……
变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制 变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制
第十六页，共28页。
4.理想变压器的输入功率由输出功率决定： P 1U 1I1U 2I2U R 222nn 2U 112/R 2
即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与 副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比， 与副线圈电路的电阻值成反比。
b. 频率 交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做 交变电流的频率，通常用f表示,单位是赫兹(Hz)．
c. 周期和频率的 关系是
T 1 f
f1 T
ω=2π/T= 2πf
d. 转速 单位时间线圈转过的转数.单位为 r/s 或 r/min
第四页，共28页。
3、交变电流的有效值
交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直 流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热 量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流电的有效值。
的最大值为
E m N 0 B 8 0 . 0 0 S 2 0 1 2 8 0 1 0 4 0 V 0 4 . 4 V 8 ③
感应电动势的有效值
EEm4.48V3.2V
④
22
通过电流的有效值
I E 3.2 A6m 4 A ⑤ R1R2 4010
第十页，共28页。
5．一气体放电管，当其两电极间的电压超过
通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交流电，
给车头灯供电。
已 知 自 行 车 车 轮 半 径 r=35cm ， 摩 擦 小 轮 半 径
r0=1.00cm, 线圈有n=800匝，线圈横截面积s=20cm2，总

通过电阻R的电流方向每秒改变100次，故D正确．
第4节 变压器
刷基础
题型2 对有多个副线圈的理想变压器问题的分析
4．一理想变压器的原线圈为n1＝100匝，副线圈n2＝30匝，n3＝20匝，一个电阻为48.4 Ω的小灯泡接在副线 圈n2与n3上，如图所示．当原线圈与u＝220 2sin ωt(V)的交流电源连接后，变压器的输入功率是( A )
，故C错误
，D正确．
第4节 变压器
刷基础
CD
解析
t＝0.005 s时，线框的磁通量变化率最大，感应电动势最大，线框位于垂直中性面的位置，故A错误
；根据 可知，副线圈有电压，原线圈就有电压，故B错误；原线圈两端电压为
，根据
可知U2＝110 V，电流表的示数为
，故C正确；由图乙知交变电动势的周期T＝0.02 s，故
第4节 变压器
题型4 互感器
AD
刷基础
解析
由图中连接方式可知，a表是电压表，b表是电流表．甲互感器原线圈与副线圈的匝数比为 100∶1，乙互感器原线圈与副线圈的匝数比为1∶10，由电压表的示数为220 V，得原线圈的电 压为22000 V，由电流表的示数为10 A，得原线圈的电流为100 A，所以线路输送的电功率P＝ U1I1＝2.2×106 W．故选A、D.
第4节 变压器
题型3 理想变压器中的动态问题
C
刷基础
解析
在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此，当Q位置不变时 ，输出电压U′不变，故A错误．输出电压U′不变时，P向上滑动，副线圈总阻值R′增大，则输出 电流I′减小．根据输入功率P1等于输出功率P2，电流表的示数I变小，故B错误．P位置不变，将 Q向上滑动，则输出电压U′变大，I′变大，电流表的示数变大，变压器的输出功率变大，故C正 确，D错误．

压与匝数成正比，可得n1∶n2＝U1∶U2＝11∶3，选项D正
确．理想变压器的输入功率等于输出功率，P入＝P出＝
60×2.2 W＝132 W，选项A错误．根据理想变压器的电流与匝
数成反比，即I1∶I2＝n2∶n1，可得通过原线圈的电流的有效 值为I1＝ I2＝0.6 A，选项B正确．通过变压器的是正弦交 流电，所以副线圈的电流的最大值为Im＝ I2＝2.2 A，
源上．当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为 2.0 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( B )
A．380 V和5.3 A B．380 V和9.1 A C．240 V和5.3 A D．240 V和9.1 A 【审题指导】(1)当变压器输出电压调至最大时，副线圈匝数
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 也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起 感应电动势．由于这种互相感应的互感现象，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．其能量转换方式为：
原线圈电能→磁场能→副线圈电能．
知识点二 理想变压器的规律
1．理想变压器的特点． (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． 注意：①因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此， 理想变压器的输入功率等于输出功率． ②实际变压器(特别是大型变压器)一般都可以看成是理想 变压器． 2．电动势关系．
知识点三 几种常用的变压器 1．自耦变压器． 特点：只有1个线圈，3个抽头，可升压，也可降压． 2．调压变压器． 特点：属于自耦变压器，但电压可连续调节． 3．互感器． 分类：电压互感器(如图左)和电流互感器(如图右)．

解析：由UU12＝nn12，得：因 U1＝220 V，所以电压表示数 为 U2＝22 V，其大小并不随输入电压的变化而变化，故 C 正确．
答案：C
4．钳形电流表的外形和结构如图10－2－5(a)所示，图(a)
中电流表的读数为1.2 A．图(b)中用同一电缆线绕了3
匝，则
()
A．这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4 A B．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为0.4 A C．这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6 A D．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图(b)
5．某发电站的输出功率为104 kW，输出电压为4 kV，通 过理想变压器后向80 km远处供电．已知输电导线的 电阻率为ρ＝2.4×10－8 Ω·m，导线横截面积为 1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的 4%.求： (1)升压变压器的输出电压． (2)输电线路上的电压损失．
解析：(1)导线电阻 r＝ρ2Sl＝2.4×10－8×21×.58×0×101－043 Ω ＝25.6 Ω，输电线路损失功率为输出功率的 4%，则 4%P ＝I2r，代入数据得：I＝125 A．由 P 入＝P 出及 P＝UI 得： 输出电压 U＝PI ＝112057 V＝8×104 V. (2)输电线路上电压损失 U′＝Ir＝125×25.6 V＝3.2×103 V.
答案：B
3．如图 10－2－4 所示，一理想变压器原、副线圈匝数之
比 n1∶n2＝10∶1，在原线圈 ab 两端加上电压为 220 2
sin100πt V 的正弦交变电流，当原线圈中 ab 两端的电
压为 100 V 的瞬间，副线圈两端理想交流电压表的读
数为
()
A．220 V C．22 V

D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流，
图(b)的读数为3.6A
变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
1.输入功率P1由输出功率P2决定； P1＝P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R
5.I1由I2和匝数比决定；I1＝n2/n1·I2
1.理想变压器输入功率等于输出功率
即: P入= P出 U1I1=U2I2
I1 U2 n2 I2 U1 n1
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数
成反比
I1 n2 I 2 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
五、几种常用变压器 问题:有没有只用一组线圈来实现变压的变压器?
1.自耦变压器
P
U1 A B
电源
U U I P n2 n1 1
U2 R
2
I2U2
2
出
P入
I1
课堂练习
如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，
变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合， 且R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、
D 交流电流表的示数I 和用电器上R1的功率P1将
分别是( )
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小
生活中需要各种电压
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
随身听
3V
机床上的照明灯
36V
变扫描压仪 器就1是2V 改变交防流身器电压的30设00V备
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 1~2万伏
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏

图5-4-2
A．U＝66 V，k＝19
B．U＝22 V，k＝19
C．U＝66 V，k＝13
D．U＝22 V，k＝13
【解析】
设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则II21＝
n2 n1
＝
1 3
，故k＝
II2122RR＝
1 9
.
设原线圈两端的电压为U1，则
U1 U
＝
n1 n2
＝
3 1
，故U1＝3U，而原线圈上电阻分担的电
【答案】 AD
2．(2015·全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1 ，在原、副 线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交 流电源上，如图5-4-2所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U.原、副线圈回路 中电阻消耗的功率的比值为k，则( )
【导学号：94530074】
[核心点击] 1．变压器的工作原理 原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈中产生交变磁通 量，从而在副线圈中产生交变电动势；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电 源向外界负载供电．从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁 场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电压、电流均发生了变化． 2．理想变压器的特点 (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．
[合作探讨] 如图5-4-1所示，为一变压器结构示意图．
图5-4-1 探讨1：当在a、b端接入恒定电源时，接在副线圈上的灯泡能否发光？ 【提示】 当a、b接恒定电源时，原线圈中有恒定电流，穿过原、副线圈的 磁通量不变，所以副线圈中没有感应电流，灯泡不发光．
探讨2：变压器中闭合铁芯的作用是什么？ 【提示】 闭合铁芯的作用是形成一个闭合磁路，使副线圈中的磁通量的变 化与原线圈中磁通量电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即：UU12＝nn12.

• 答案：BCD
• 【针对训练】 3.如下图，L1和L2是输电线，用
电压互感器和电流互感器测输电功率．假设甲 的两线圈匝数比为50∶1，乙的两线圈匝数比为 1∶20，并且加在电压表两端的电压为220 V， 通过电流表的电流为5 A，那么以下说法正确的 选项是( )
• A．甲是电压互感器，乙是电流互感器 • B．乙是电压互感器，甲是电流互感器 • C．输电线的输送功率为1.21×107 W • D．输电线的输送功率为1.1×106 W
• 解析：导线AB切割磁感线产生的感应电动势为
E感＝Blv.由于B、l、v三个量均不变，故感应电 动势为一定值．因此原线圈两端的电压恒定，
原线圈中电流恒为12 mA.变压器原、副线圈中
无法发生互感现象，副线圈输出电压应为零，
故电流表A2的读数为零，选A. • 答案：A
【误区警示】本题易错选 C.根据电流比II21＝nn21，所以电流 表 A2 的读数应为 I2＝In1n21＝12×4 mA＝48 mA，选 C.错解的原 因是忽视了变压器变压与交流的原理，即电磁互感现象．当原 线圈中电流为直线时，副线圈中无法产生感应电动势，故变压 器只能变交流，而无法变直流．
• A．线圈匝数n1＜n2，n3＜n4
• B．线圈匝数n1＞n2，n3＜n4
• C．甲图中的电表是电压表，输出端不可以短路
• D．乙图中的电表是电流表，输出端不可以断路
• 解析：题图甲中原线圈并联在电路中，应为电 压互感器，为降压变压器，n1＞n2，甲图中的 电表为电压表；乙图中原线圈串联在电路中， 为电流互感器，是升压变压器，n3＜n4，乙图 中电表为电流表，应选项B、C、D正确．
• 三、互感器
• 1．电压互感器：用来高把 电压低变成 电压并， 原线圈 在高压电路上．

答案：ABD
2．(2019·衡水名校模拟)如图甲所示理想变压器原、副线 圈的匝数比为4∶1，R1为阻值随温度升高而减小的热敏电阻， R2为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所 接电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示．下列说法正确 的是( )
A．变压器的输入功率与输出功率之比为4∶1 B．变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1 C．u随t变化的规律为u＝51sin(50πt) V(式中各物理量均为 国际单位制) D．若热敏电阻R1的温度升高，则电压表的示数不变，电 流表的示数变大
【答案】因蓄电池是直流电源，向外输出恒定电压，故连 接到副线圈上的小灯泡不会发光(只会在开关闭合和断开时闪 一下)．原因是恒定电压加在原线圈上后，线圈内的磁通量不发 生变化，因而副线圈中的磁通量也不发生变化，所以 E＝nΔΔΦt ＝ 0.故副线圈中无感应电动势．
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器 没有__能__量__损__失__的变压器． 2．电压与匝数的关系 原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的__匝__数__之比，即UU12 ＝nn12. 3．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫_降__压___变压器； 副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫__升__压___变压器．
理想变压器的基本规律
1．理想变压器的特点 (1)变压器铁芯内无漏磁； (2)原、副线圈不计电阻，即不产生焦耳热； (3)铁芯中不产生涡流．
2．电动势关系 由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都 具有相同的ΔΔΦt ，根据法拉第电磁感应定律有 E1＝n1ΔΔΦt ，E2＝ n2ΔΔΦt ，所以EE12＝nn12. 3．电压关系 由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压 U1 ＝E1，副线圈两端的电压 U2＝E2，所以UU12＝nn12；当有多个副线 圈时，则有Un11＝Un22＝Un33….