交變電流課件6

1、第五章,交變電流,第四節(jié)　變壓器,在曠野、村莊、學(xué)校、工廠……隨處可見大小不同形狀各異的“變壓器”，它能把高電壓降為低電壓，又能把低電壓變?yōu)楦唠妷骸Ｈ绱松衿娴摹白儔浩鳌笔窃鯓訕?gòu)成的，它的工作原理是什么？,,知識自主梳理,1．構(gòu)造由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成。(1)原線圈：與__________相連的線圈。(2)副線圈：與________相連的線圈。2．原理_____現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)。原線圈中電流的大小、方向不斷變

2、化，在鐵芯中激發(fā)的_____也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生____________。3．作用改變交變電流的________，不改變交變電流的________和________。,變壓器原理,知 識 點(diǎn) 1,交流電源,負(fù)載,互感,磁場,感應(yīng)電動勢,電壓,周期,頻率,電壓與匝數(shù)的關(guān)系,知 識 點(diǎn) 2,能量損失,匝數(shù),低,高,重點(diǎn)難點(diǎn)突破,1.理想變壓器的特點(diǎn)(1)原、副線圈的電阻不計，不產(chǎn)生熱量。(2)變壓器的鐵芯無漏磁，原、

3、副線圈磁通量無差別。(3)變壓器自身的能量損耗不計，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率。,一、理想變壓器的規(guī)律,[特別提醒](1)變壓器的電動勢關(guān)系、電壓關(guān)系和電流關(guān)系是有效值(或最大值)間的關(guān)系，對于某時刻的瞬時值其關(guān)系不成立。(2)變壓器高壓圈匝數(shù)多而導(dǎo)線細(xì)，低壓圈匝數(shù)少而導(dǎo)線粗，這是區(qū)別高、低壓線圈的方法。,,解析：①當(dāng)一個線圈中接上交變電流時，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場通過閉合的鐵芯的導(dǎo)磁作用，進(jìn)入另一個線圈中，

4、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，燈泡中有了感應(yīng)電流，故燈泡發(fā)光。通過互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個線圈傳輸給另一個線圈。②雖然學(xué)生電源的電壓并不等于燈泡的額定電壓，但是燈泡可以正常發(fā)光，這說明，通過中間這個裝置——變壓器，使加在燈泡上的電壓等于燈泡的額定電壓。說明，變壓器可以改變交變電流的電壓。③如果將圖中的學(xué)生電源打到適當(dāng)?shù)闹绷麟妷簱跎?，燈泡就不亮了?1．電壓制約當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定時，輸出電壓U2由輸入電壓決定，即U

5、2＝n2U1/n12．電流制約當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1＝n2I2/n1,二、變壓器工作時的制約關(guān)系及動態(tài)分析,3．負(fù)載制約①變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2＝P負(fù)1＋P負(fù)2＋…②變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2＝P2/U2③總功率P入＝P線＋P2即變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的。4．對理想變

6、壓器進(jìn)行動態(tài)分析的兩種常見情況①原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是R→I2→P2→P1→I1②負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1,[特別提醒](1)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是“量出為入”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率。(2)可以把理想變壓器的副線圈看做給用戶供電

7、的無內(nèi)阻電源，對負(fù)載電路進(jìn)行動態(tài)分析時，可以參照直流電路動態(tài)分析的方法。,,,,答案：(1)P2、P3、P4不動，P1下移　(2)P1、P3、P4不動，P2上移　(3)P1、P2、P4不動，P3上移　(4)P1、P2、P3不動，P4上移,三、幾種常見的變壓器,2．電壓互感器(1)構(gòu)造：小型降壓變壓器，如圖所示。(2)接法：原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表；為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地。(3)作用：將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過測量

8、低電壓，計算出高壓電路的電壓。,,3．電流互感器(1)構(gòu)造：小型升壓變壓器，如圖所示。(2)接法：原線圈串聯(lián)在被測電路中，副線圈接電流表，為了安全，外殼和副線圈應(yīng)接地。(3)作用：將大電流變成小電流，通過測量小電流，計算出被測電路中的大電流。,,,甲,22000,乙,100,,考點(diǎn)題型設(shè)計,題型1　理想變壓器規(guī)律的應(yīng)用,AC,A．電流表的示數(shù)為2AB．原、副線圈匝數(shù)比為1︰2C．變壓器的輸入功率為220WD．副線圈中交變電壓

9、的頻率為100Hz,,,BD,題型2　理想變壓器各物理量的動態(tài)分析,D,A．A1的示數(shù)不變，A2的示數(shù)增大B．A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)增大C．V1的示數(shù)增大，V2的示數(shù)增大D．V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)減小,解析：V1測量電源的輸出電壓，故其示數(shù)不變；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，R2阻值減小，副線圈電路總電阻變小，副線圈電壓不變，由閉合電路歐姆定律可知，副線圈總電流I變大，電阻R3電壓U3＝IR3變大，R1與R2并聯(lián)的電壓變小

10、，電壓表V2示數(shù)變小，電流表A2示數(shù)變小，副線圈電流變大，原線圈電流變大，電流表A1示數(shù)變大；故選項D正確。,BCD,,,解析：A．只將S1從2撥向1時，原線圈匝數(shù)減小，輸出電壓變大，故輸出電流變大，輸入電流即電流表的示數(shù)也變大，故A錯誤；B．只將S2從4撥向3時，副線圈匝數(shù)減小，輸出電壓變小，故輸出電流變小，輸入電流變小，故B正確；C．只將S3從閉合變?yōu)閿嚅_，少一個支路，電壓不變，總電阻變大，輸出功率減小，則輸入功率也減小，電流表的示

11、數(shù)減小，故C正確；D．只將變阻器R3的滑動觸頭上移，負(fù)載總電阻變大，輸出電流變小，故輸入電流減小，故D正確。,題型3　開放·探究,,答案：當(dāng)開關(guān)S閉合后，變壓器的原線圈中是恒定電流，鐵芯中的磁通量不變，副線圈中沒有感應(yīng)電動勢，火花塞上電壓為零。當(dāng)開關(guān)從閉合到突然斷開，鐵芯中磁通量突然變小，在副線圈中會產(chǎn)生一個瞬時高電壓(脈沖高電壓可達(dá)104V左右)，使火花塞產(chǎn)生電火花。,(1)將左邊線圈與低壓交流電源相接，所用接線柱為“0,8

12、”兩個，輸入電壓為15V，合上開關(guān)，聽到有輕微的“嗡嗡”聲，然后將多用電表的兩個表筆分別接在右邊線圈“0,4”兩個接線柱上，測出交流電壓為5.6V。(2)將左邊線圈接“0,2”兩個接線柱，輸入電壓改為8.8V，合上開關(guān)，聽到有很響的“嗡嗡”聲，然后將多用電表的兩個表筆分別接在右邊線圈“0,4”兩個接線柱上，測出交流電壓為16V。這個實(shí)驗中變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)不成正比，其原因可能是________。,ABC,A．實(shí)際變壓器

13、的磁通量并沒有全部集中在鐵芯中B．繞制原副線圈的銅線有電阻，會產(chǎn)生焦耳熱，使變壓器損失了一部分能量C．交變電流的磁場對鐵芯有吸、斥作用，鐵芯振動發(fā)聲，使變壓器損失了一部分能量D．由于鐵芯是用硅鋼片疊合而成，比整塊硅鋼鐵芯的渦流更強(qiáng)，變壓器損失的能量更大解析：實(shí)際變壓器中“漏磁”是不可避免的，A正確；銅線的電阻，會產(chǎn)生熱量損失能量，B正確；芯片之間有間隙，振動發(fā)出“嗡嗡”聲，損失能量，C正確；鐵芯用硅鋼片疊合，是為了防止渦流，D錯

14、誤。,易錯案例剖析,CD,,,A．由圖甲可知MN兩端輸出交流電壓不可能高于36VB．當(dāng)滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動時，MN之間輸出交流電壓的頻率變大C．當(dāng)滑動變阻器滑片向上滑動時，電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大D．當(dāng)滑動變阻器滑片向下滑動時，要保持電阻R2消耗的電功率不變，則應(yīng)適當(dāng)逆時針轉(zhuǎn)動滑動觸頭P,易錯分析：錯解1　對自耦變壓器的調(diào)壓原理不夠清楚，不知道變壓器次級線圈的匝數(shù)即為PB間的匝數(shù)，故對滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動的結(jié)果判斷不出，并以

15、為次級線圈接負(fù)載的一定是降壓變壓器，所以MN兩端電壓應(yīng)小于36V而錯選A項。錯解2　不理解變壓器的工作原理，認(rèn)為輸出電壓升高則交流電壓的頻率變大而錯選B項。錯解3　不能正確的分析變壓器的動態(tài)變化，認(rèn)為要保持電阻R2消耗的電功率不變，則應(yīng)保持電壓表示數(shù)不變，因此認(rèn)為應(yīng)該保持滑動觸頭P位置不變，故漏選D項。,正確解答：由圖甲可知，CD端輸入的交變電壓為36V，輸出端MN間線圈匝數(shù)可以小于、等于或大于CD間線圈匝數(shù)，因此變壓器的輸出電壓可

16、以高于36V，A項錯誤；當(dāng)變壓器滑動觸頭P逆時針轉(zhuǎn)動時，MN間線圈匝數(shù)增多，變壓器輸出電壓升高，但頻率與匝數(shù)無關(guān)且保持不變，B項錯誤；當(dāng)滑動變阻器滑片向上滑動時，R3阻值增大，負(fù)載電阻增大，電流減小，電流表讀數(shù)變小，電阻R1兩端電壓U1＝IR1減小，電壓表讀數(shù)U＝UMN－U1增大，C項正確；當(dāng)滑動變阻器滑片向下滑動時，R3阻值減小，負(fù)載電阻減小，電流增大，故R2兩端電壓減小，電功率減小，要保持其電功率不變，則應(yīng)保持兩端電壓不變，由U＝U