2021届高三物理二轮复习课件：变压器及其应用 （37张ppt）

变压器及其应用 高三年级 物理 一、变压器的原理 1.变压器的构造 由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成 ⑴原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。 ⑵副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。 变压器的符号 一、变压器的原理 2.原理：互感现象是变压器的工作基础。 3.作用：改变交变电流的电压。 （不改变交变电流的周期和频率） 铁芯中的 磁场变化 原线圈通有 变化电流 副线圈中产生 感应电动势 和感应电流 一、变压器的原理 典型例题：如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 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，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示 数为(  ) A．3 mA      B．0 C．48 mA D．与负载R的值有关 B 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 1.理想变压器 ⑴定义：没有能量损失的变压器。 输入功率等于输出功率。 ⑵特点 ①变压器铁芯无漏磁。 ②原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热。 ③铁芯中不产生涡流。 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 2.电压关系 ⑴ ⑵两类变压器 ①降压变压器： ②升压变压器： 1 1 2 2 = U n U n 2 1n n 2 1n n 2 1< U U 2 1> U U 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 3.功率关系 4.电流关系 5.频率关系 = P P1 2 1 1 2 2 = I U I U 1 2 2 2 1 1 = = I U n I U n 1 2 = f f 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 6.制约关系 ⑴电压制约：副线圈电压U2 由原线圈电压U1和匝数比决定， 与负载电阻无关。 ⑵功率制约：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定。 ⑶电流制约：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。 2 2 1 1 = nU Un 2 1 2 1 = nI In 1 2= P P 2 2 2 ( = )PI U 典型例题：理想变压器原、副线圈匝数比为10∶ 1，下列说法 中正确的是(  ) A．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶ 1 B．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，但穿过每匝 线圈的磁通量并不相等 C．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶ 1 D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶ 1 D 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 典型例题：如图所示，理想变压器的原线圈接在 (V) 的交流电源上，副线圈接有阻值为55 Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数 之比为1∶ 2，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(  ) A．电压表的示数为55 V B．原线圈的输入功率为880 W C．副线圈输出交流电的频率为60 Hz D．若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻， 则电流表的示数为8 A 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 = 110 2 sin60πu t 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 = 110 2 sin60πu t 1 = 110 VU 1 1 2 2 = U n U n 2 = 220 VU 2 2 1 2 = = = 880 WUP P R = = 30 Hz2πf  = = 27.5 R RR R R  总 2 2 = = 8 AUI R总 2 1 1 2 =I n I n 1 = 16 AI 典型例题：如图所示，理想变压器的原线圈接在 (V) 的交流电源上，副线圈接有阻值为55 Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数 之比为1∶ 2，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(  ) A．电压表的示数为55 V B．原线圈的输入功率为880 W C．副线圈输出交流电的频率为60 Hz D．若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻， 则电流表的示数为8 A B 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 = 110 2 sin60πu t 1.电压关系 或 2.功率关系 3.电流关系 4.频率关系 要点突破：多个副线圈问题 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 1 2 3 1 2 3: : : = : : :U U U n n n  31 2 1 2 3 = = = UU U n n n  1 1 2 2 3 3 = I U I U I U  1 1 2 2 3 3 = I n I n I n  1 2 3 = = =f f f  要点突破：多个副线圈问题 典型例题：（多选）如图所示，有一理想变压器，原线圈匝数为n1， 两个副线圈的匝数分别为n2和n3，原副线圈的电压分别为U1、U2、U3， 电流分别为I1、I2、I3，两个副线圈负载电阻的阻值未知，下列结论中， 正确的是 ( ) A． ， B． ， C． D． ACD 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 1 2 1 2: = :U U n n 2 3 2 3: = :U U n n 1 2 2 1: = :I I n n 1 3 3 1: = :I I n n 1 1 2 2 3 3= n I n I n I 1 1 2 2 3 3= I U I U I U 要点突破：理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的情况（负载电阻变化） 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 1U 1 1 2 2 = U n U n 2U 2 2 = UI R 2I 2 2 2= P U I 2P 1 2= P P 1P 1 1 = PI U1 1I 1 2 2 1 = I n I n 要点突破：理想变压器的动态分析 2.负载电阻不变的情况（匝数比变化） 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 1U 1 1 2 2 = U n U n 2U 2 2 = UI R 2I 2 2 2= P U I 2P 1 2= P P 1P 1 1 = PI U1 1I 1 2 2 1 = I n I n 典型例题：(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值 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(  ) 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 二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 BC 三、几种常用的变压器 1.自耦变压器——调压变压器 图甲中把整个线圈作原线圈，取一部分为副线圈， 可以降低电压。 图乙中把一部分作原线圈，把整个线圈作副线圈， 可以升高电压。 三、几种常用的变压器 2.互感器 电压互感器：能将高电压变成低电压。 电流互感器：能将大电流变成小电流。 电压互感器 电流互感器 典型例题：（多选）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效 值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶ 1，R1、R2、R3 均为固定电阻，R2=10 Ω，R3=20 Ω，各电表均为理想电表。已知电 阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确 的是（  ） A. 所用交流电的频率为50 Hz B. 电压表的示数为100 V C. 电流表的示数为1.0 A D. 变压器传输的电功率为15.0 W 要点突破：变压器与交变电流综合问题 1= = 50 Hzf T 2 2= = 10 VU IR 2 A 3 = = 0.5 AUI R 1 1 2 2 = U n U n 1 = 100 VU V 0 1= = 120 VU U U = 1 AI 2 A= = 1.5 AI I I 2 2 2= = 15 WP I U 要点突破：变压器与交变电流综合问题 典型例题：（多选）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效 值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶ 1，R1、R2、R3 均为固定电阻，R2=10 Ω，R3=20 Ω，各电表均为理想电表。已知电 阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确 的是（  ） A. 所用交流电的频率为50 Hz B. 电压表的示数为100 V C. 电流表的示数为1.0 A D. 变压器传输的电功率为15.0 W AD 要点突破：变压器与交变电流综合问题 四、电能的输送 1.降低输电损耗的两个途径 ⑴减小电阻 ⑵提高输电电压——高压输电 四、电能的输送 2.远距离输电的几个基本关系式 ⑴ ⑵ ⑶电压关系： 电流关系： 功率关系： 损失功率： 1 1 2 2 = U n U n 1 2 2 1 = I n I n = P P1 2 3 3 4 4 = U n U n 3 4 4 3 = I n I n = P P3 4 r 2 3 = U U U 2 r 3= = I I I r 2 3 = P P P 2 2 r r r = = UP I r r 典型例题：（多选）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大 幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处 采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达 B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变 的条件下，改用1100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′， 到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（ ） A． B． C． D． 四、电能的输送 AD 1'= 4P P  1'= 2P P  1'= 4U U  1'= 2U U  2 2 2= = P RP I R U  = = PRU IR U  典型例题：如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW， 发电机的电压U1=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电 阻R线=8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V 。已知输 电线上损失的功率P线=5 kW ，假设两个变压器均是理想变压器，下 列说法正确的是（  ） A. 发电机输出的电流I1=40 A B. 输电线上的电流I线=625 A C. 降压变压器的匝数比n3:n4=190:11 D. 用户得到的电流I4=455 A 四、电能的输送 四、电能的输送 1 1 = = 400 API U 2= P I R线 线损 = 25 AI线 4 4 = 432 API U 4 3 4 190 = = 11 n I n I 4 线 典型例题：如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW， 发电机的电压U1=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电 阻R线=8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V 。已知输 电线上损失的功率P线=5 kW ，假设两个变压器均是理想变压器，下 列说法正确的是（  ） A. 发电机输出的电流I1=40 A B. 输电线上的电流I线=625 A C. 降压变压器的匝数比n3:n4=190:11 D. 用户得到的电流I4=455 A 四、电能的输送 C 练习：如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶ n2＝2∶ 1，V 和 A 均 为 理 想 电 表 ， 灯 泡 电 阻 R L ＝ 6 Ω ， A B 两 端 电 压 。下列说法正确的是(  ) A ．电流频率为100 Hz B ． V的读数为24 V C ． A的读数为0.5 A D ．变压器输入功率为6 W D 课堂练习 1 = 12 2sin100π (V)u t 练习：（多选）如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有 额定电压相同的灯泡a和b 。当输入电压U为灯泡额定电压的 10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(  ) A．原、副线圈匝数比为9∶ 1 B．原、副线圈匝数比为1∶ 9 C．此时a和b的电功率之比为9∶ 1 D．此时a和b的电功率之比为1∶ 9 AD 课堂练习 练习：（多选）为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将 原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯 泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表 A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后（ ） A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变 AD 课堂练习 练习：钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张 开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I 和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则关于该钳形电流测量仪的说 法正确的是(  ) A．该测量仪可测量直流电的电流 B．载流导线中电流大小 C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流 D．若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变大 CD 课堂练习 0 = II n 练习：(多选）如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器。 升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶ n2＝1∶ 10，在T1的原线圈 两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器T2的 原、副线圈匝数之比为n3∶ n4＝10∶ 1，若T2的“用电设备”两端的电 压为U4＝200 V，且“用电设备”消耗的电功率为10 kW，不考虑其它 因素的影响，则(   ) A ． T1的副线圈两端电压的最大值为 V B ． T2的原线圈两端的电压为2000 V C ．输电线上损失的电功率为50 W D ． T1的原线圈输入的电功率为10.1 kW 课堂练习 2010 2 课堂练习 = 200 VU 4 3 3 4 4 = U n U n = 2000 VU 3 3 3 4 4= = 10 kWU I U I 2 3 3= 2 = 2010 VU U I r 22 = 2010 2 VU 3 2= 2 = 50 WP I r = = 10.05 kWP P P  用 = 5 AI 3 练习：(多选）如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压 器．升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1∶ n2＝1∶ 10，在T1的原 线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器 T2的原、副线圈匝数之比为n3∶ n4＝10∶ 1，若T2的“用电设备”两端 的电压为U4＝200 V，且“用电设备”消耗的电功率为10 kW，不考虑 其他因素的影响，则(   ) A ． T1的副线圈两端电压的最大值为 V B ． T2的原线圈两端的电压为2000 V C ．输电线上损失的电功率为50 W D ． T1的原线圈输入的电功率为10.1 kW ABC 课堂练习 2010 2 小结 变压器及其应用 变压器原理 电能的输送 电压关系 基本关系 制约关系 电流关系 功率关系 作业 手机无线充电是比较新颖的充电方式。电磁感应式无线充 电将能量传导到充电设备，设备再将接收到的能量转化为电能 存储在设备的电池中，不仅可以省去设备间杂乱的传输线，对 于一些电子设备更加安全。通过已掌握的变压器知识分析手机 电磁感应式无线充电的工作原理。