5.4变压器ppt课件
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1、,第五章交变电流,4变压器,学科素养与目标要求,物理观念:,1.了解变压器的构造及几种常见的变压器. 2.理解变压器的工作原理,并能运用电磁感应的规律进行解释.,科学思维:,1.理想化方法构建变压器模型. 2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系,并能用它解决相关问题. 3.掌握理想变压器的功率关系,并能推导出原、副线圈的电流关系.,科学探究:,了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法,经历探究过程,分析现象得出探究结果.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,1.构造:由 和绕在铁芯上的两个
2、线圈组成,与交流电源连接的线圈叫 ,与负载连接的线圈叫 . 2.原理: 现象是变压器工作的基础.原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的 也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生 .,一、变压器的原理,闭合铁芯,原线圈,副线圈,互感,磁场,感应电动势,1.理想变压器:没有 的变压器叫做理想变压器,它是一个理想化模型. 2.电压与匝数的关系 原、副线圈的 等于两个线圈的 ,即 . 3.理想变压器原、副线圈功率关系 P1 P2(填“”“”或“”). 4.两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫 变压器;副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫 变压器.,二、电压与匝数的关系,能量损失,电压
3、之比,匝数之比,降压,升压,即学即用,1.判断下列说法的正误. (1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.() (2)输入交变电流的频率越高,输出交变电流的电压就越高.() (3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失.() (4)理想变压器不能改变交变电流的频率.(),2.一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为401,则副线圈中的输出电压为_,输出功率为_,变压器原线圈中的电流为_.,250 V,50 kW,5 A,重点探究,一、变压器的原理及电压与匝数的关系,如图所示,把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,
4、一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端,另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路,接通电源,小灯泡能发光. (1)两个线圈并没有连接,小灯泡为什么会 发光?,导学探究,答案当左边线圈接上交流电源时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光.,(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗?如果不相等,与什么因素有关?,(3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗?为什么?,答案不发光,因为无法在副线圈中产生感应电动势.,1.变压器的原理是互感现象.当原线圈接交
5、变电压时,在铁芯中产生周期性变化的磁场,在副线圈中会产生感应电动势,由于原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上,所以穿过每一匝线圈的磁通量的变化率相等,但由于原、副线圈匝数不同,故电压不同. 说明:(1)变压器能改变交变电压、交变电流,但不能改变恒定电压、恒定电流. (2)变压器原、副线圈中交流电的频率相等,即变压器不改变交流电的频率. 2.变压器原、副线圈中电压关系,知识深化,例1(多选)如图1所示的理想变压器,原、副线圈的匝数比n1n212,U1220 sin t (V),n11 100匝,以下说法中正确的是 图1 A.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为12 B.穿过原、副线圈磁通量的变化率的最
6、大值相等,均为 V C.原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等,均为0.2 V D.原、副线圈电压的最大值之比为12,解析对于理想变压器,由于没有磁通量损耗,所以穿过两个线圈的磁通量大小相等,磁通量的变化率相同,A错误.,由于匝数比为12,所以原、副线圈电压最大值之比也为12,D正确.,二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系,阅读教材回答下列三个问题: (1)什么是理想变压器?理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系?,导学探究,答案理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率,即P
7、入P出.,(2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.,答案由能量守恒有P入P出,即U1I1U2I2.,(3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.,答案若有多个副线圈,则P1P2P3, 即U1I1U2I2U3I3 将U1U2U3n1n2n3代入得 n1I1n2I2n3I3,1.功率关系 从能量守恒看,理想变压器的输入功率等于输出功率,即P入P出. 2.电流关系 (1)只有一个副线圈时,由U1I1U2I2,得:n1I1n2I2,即 . (2)当有多个副线圈时,由I1U1I2U2I3U3得:n1I1n2I2n3I3.,知识深化,例2(多选)如图2
8、所示,一理想变压器的原线圈匝数为n11 100匝,接电压U1220 V的交变电流,副线圈接“20 V10 W”的灯泡,灯泡正常发光,可知 A.副线圈的匝数n2200匝 B.副线圈中的电流I20.5 A C.原线圈中的输入功率为10 W D.原线圈中的电流I10.1 A,图2,理想变压器的原、副线圈的功率相等,所以原线圈的输入功率为10 W,C正确;,三、自耦变压器和互感器,1.自耦变压器 铁芯上只绕有一个线圈,如果把整个线圈作为原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压,反之则可以升高电压,如图3所示. 图3,2.互感器 交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围,不能直接测量高电压和大电流
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