人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器背景图课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器背景图课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了变压器，几种常见的变压器，变压器的构造，示意图，原线圈，副线圈，电路图中符号，铁芯与线圈互相绝缘，变压器的工作原理，------互感现象等内容，欢迎下载使用。

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）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）
（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示
（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示
（4）输入电压：U1; 输出电压：U2.
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
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？
变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（ U2、I2）转化.
互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象.
若给原线圈接直流电压,U副线圈电压U2 ？
闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换,由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯,使能量在转换过程中损失很小,为了便于研究,物理学中引入了一种理想化模型------理想变压器.
下面我们定量分析理想变压器的变压规律.
研究原副线圈两端电压关系的实验
三、理想变压器的变压规律
原、副线圈中产生的感应电动势分别是：
E1=n1/ t
E2=n2/ t
E1/n1= E2/n2
U1− E1=I1r1≈ 0
E2=U2 +I2r2 ≈U2
若不考虑原副线圈的内阻,则U1=E1；U2=E2则：U1/U2= n1/n2
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器
n2 U1/U2= n1/n2
四、理想变压器的变流规律
问题：原副线圈的电流可能满足何规律？
1.理想变压器输出功率应等于输入功率
I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1
2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I 1/ I 2= n2 / n1
变压器工作时,高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制. 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法.
此公式只适用于一个副线圈的变压器
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；
3.U2由U1和匝数比决定；
U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定；
5.I1由I2和匝数比决定；
I1＝n2/n1·I2
【例1】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,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为————（ ）A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R的值有关
解析：变压器只能工作于交流电路,不能工作在恒定电流和恒定电压的电路,导体棒向左匀速切割磁感线时,在线圈n1中通过的是恒定电流,不能引起穿过线圈n2的磁通量变化,在副线圈n2上无感应电动势出现,所以A2中无电流通过.
【例2】一理想变压器,其原线圈2200匝,副线圈440匝,并接一个100Ω的负载电阻,如图所示.（1）当原线圈接在44V直流电源电源上时,电压表示数为________V,电流表示数为______A.（2）当原线圈接在220V交变电源上时,电压表示数为________V,电流表示数为_______A,此时输入功率为_______W.
练习1.一理想变压器,原线圈匝数n1=1100,接在电压220V的交流电源上,当它对11只并联的“36V,60w”的灯泡供电时,灯泡正常发光.由此可知副线圈的匝数n2=_____,通过原线圈的电流 I1 =______.
练习2、如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1,有四只相同的灯泡连入电路中,若灯泡L2、L3、L4均能正常发光,则灯泡L1（ ）A、也能正常发光B、较另三个灯暗些C、将会烧坏D、不能确定
例3.钳形电流表的外形和结构如图（a）所示.图（a）中电流表的读数为1.2A .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2.4AB.这种电流表能测交流电流,图（b）的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流,图（b）的读数为3.6AD.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
问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
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
例4.为了保证用电安全,家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关,如图所示是保护开关的电路原理简图．
问：（1）电路正常工作时,b线圈是没有电流的,原因是什么？（2）如果站在地上的人不小心接触火线时,b线圈为什么会产生感应电流？
解析 发电厂的零线是接地的,漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器,其铁芯的a侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示）,它们分别将用电器和火线、零线串联起来,220V交变电流在MNO、GRK与发电厂之间流过；铁芯的b侧有另一个线圈与电磁继电器J的线圈（图中未画出）并联,室内电路正常工作时,b线圈没有电流,J保持导通状态,当漏电时,b线圈便会产生感应电流,推动电磁继电器J切断用电器的电路,从而防止事故的发生．
答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同,流过两线圈的电流大小相等,方向相反,它们产生的磁场相互抵消,b侧线圈磁通量总为零而不变,线圈中不产生感应电流．
（2）火线的电流有一部分流经人体,经大地流回发电厂,a侧两线圈电流大小不等,产生“剩余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”,b侧线圈中磁通量发生变化,线圈中产生感应电流．
练习3.如图是4种亮度可调的台灯的电路的示意图,它们所用的灯泡相同,且都是“220V 40W”,当灯泡消耗的功率都调至20W时,哪种台灯消耗的功率最小？
解析 理想变压器的输入功率等于输出功率,在变压器上是没有功率损失的,所以含有变压器的台灯消耗功率就等于灯泡消耗的功率．而其余三种电路中有另外的变阻器,除灯泡消耗功率外,在变阻器上有额外的功率损失．
六、解决有多个副线圈的理想变压器的问题
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：
【例5】一台理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝,两个副线圈的匝数分别是n2＝60匝,n3＝600匝.若通过两个副线圈中的电流分别为I2＝1A,I3＝4A,求原线圈中的电流.
解析：对于理想变压器,输入功率与输出功率相等,则有I1n1＝I2n2＋I3n3
I1＝（I2n2＋I3n3）／n1＝（1×60＋4×600）／1100＝2.24A
例6、如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V,有两组副线圈,其中n2=36匝,标有“6V,9W”、“12V,12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光,求：（1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流I1.
解：（1）由于两灯均正常发光,所以有：U2=6V,U3=12V根据原、副线圈电压与匝数的关系,有：U1/U2=n1/n2 n1= U1n2/U2=1320匝.U3/U2=n3/n2,n3= U3n2/U2=72匝.（2）根据能量守恒,有P入=P出.即I1U1=P2+P3,则I1=（P2+P3）/U1=0.095A
〖练习4〗如图所示,理想变压器的原线圈接上220V交流电压,副线圈有A、B两组,A组接4Ω的电阻,B组接规格为“10V24W”的灯泡.已知A组的线圈匝数为30匝,两端电压为6V,灯泡正常发光,求原线圈的匝数和电流.
【例7】在绕制变压器时,某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上,当通以交变电流时,每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈,另一半通过中部的臂,已知线圈的匝数之比n1:n2＝2：1.在不接负载的情况下,则----------（ ）A．当线圈1输入电压为220V时,线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压为220V时,线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压为110V时,线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压为110V时,线圈1输出电压为110V
解析：当线圈1接220V的交流电压时,设穿过线圈1的磁通量为Ф,根据题意则穿过线圈2的磁通量为Ф／2.设线圈1、2的匝数分别为2n、n,则：220＝2n·ΔФ／Δt U2＝n·ΔФ／Δt×1／2两式相比得U2＝55V
当线圈2接110V的交流电压时,设穿过线圈2的磁通量为Ф’,根据题意则穿过线圈1的磁通量为Ф’／2.110＝n·ΔФ’／Δt U1’＝2n·ΔФ’／Δt×1／2两式相比得U1’＝110V
〖练习5〗一理想变压器如图所示,在n1两端接交流电U1＝220V,n1为4400匝,n2为1100匝.若要使U3＝U2,求n3.
解析：n1匝线圈产生的电动势E1＝U1＝n1ΔФ1／Δt n2匝线圈产生的电动势E2＝U2＝n2ΔФ2／Δt n3匝线圈产生的电动势E3＝U3＝n3ΔФ3／Δt 而ΔФ1＝ΔФ2＝2ΔФ3 所以U2／n2＝U1/n1 U2＝n2U1/n1＝55V 而U1／n1＝2U3/n3（U2＝U3） ＝2n1U3／U1 ＝2×4400×55／220 ＝2200匝