人教版高中物理選擇性必修第二冊第三章素養(yǎng)提升課(六)變壓器的應(yīng)用課件

素養(yǎng)提升課(六)變壓器的應(yīng)用第三章交變電流學(xué)習(xí)任務(wù)1．會(huì)分析變壓器的動(dòng)態(tài)變化問題，掌握解答此類問題的思路。2．理解自耦變壓器和兩種互感器的原理。3．掌握變壓器的原理，會(huì)解答具有多個(gè)副線圈的變壓器問題。4．理解變壓器與分壓器的區(qū)別。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成探究1

理想變壓器的動(dòng)態(tài)變化問題1．變壓器的動(dòng)態(tài)電路分析一是要符合變壓器的基本規(guī)律(電壓、電流、功率關(guān)系)；二是要遵循歐姆定律。首先確定是哪些量在變，哪些量不變，然后根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律判斷，具體問題具體分析。

√

規(guī)律方法

負(fù)載變化引起的動(dòng)態(tài)變化問題的解題思路變與不變結(jié)合，根據(jù)答題模型從副線圈向原線圈推進(jìn)。如果原、副線圈的匝數(shù)不變，則副線圈電壓不變，根據(jù)負(fù)載電阻的變化，判斷出副線圈電流或功率的變化情況，然后根據(jù)輸出功率決定輸入功率的特點(diǎn)，分析原線圈電流或功率的變化。

√√

[針對訓(xùn)練]1．如圖所示，面積為S、匝數(shù)為N、內(nèi)阻不計(jì)的矩形線圈，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，繞水平軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。矩形線圈通過滑環(huán)連接理想變壓器。理想變壓器原線圈上的滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)可改變副線圈的輸出電壓，副線圈接有可變電阻R，電表均為理想交流電表。導(dǎo)線電阻不計(jì)，下列判斷正確的是(

)A．線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝NBSsin

ωtB．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過90°時(shí)，電壓表示數(shù)為0C．當(dāng)僅將R阻值增大時(shí)，電壓表示數(shù)增大D．當(dāng)僅將P位置向下移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變小√

探究2

幾種特殊的變壓器1．自耦變壓器如圖甲所示是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點(diǎn)是鐵芯上只繞有一個(gè)線圈。如果把整個(gè)線圈作為原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作為原線圈，整個(gè)線圈作為副線圈，就可以升高電壓。調(diào)壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖乙所示。線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2。2．互感器電壓互感器電流互感器原理圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在待測大電流電路中

電壓互感器電流互感器副線圈的連接連接電壓表連接電流表互感器的作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏麝P(guān)系式【典例3】如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩個(gè)互感器，若已知n1∶n2＝1000∶1，n3∶n4＝1∶100，圖中電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，則高壓輸電線的送電功率為(

)

A．2.2×103W

B．2.2×10-2WC．2.2×108W

D．2.2×104W√

[針對訓(xùn)練]2．如圖所示是一臺(tái)家用臺(tái)燈亮度調(diào)節(jié)原理圖，自耦變壓器接入正弦交流電壓，電流表A、電壓表V分別為理想交流電流表和理想交流電壓表。若將調(diào)壓端的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)，則(

)A．電壓表V的示數(shù)變小B．變壓器的輸出功率變大C．電壓表V、電流表A測得的是瞬時(shí)值D．電流表A的示數(shù)變大√

√

√√√

探究4

變壓器和分壓器區(qū)別變壓器和分壓器都能起到改變電壓的作用，但二者有著本質(zhì)區(qū)別，如圖所示。1．變壓器是一種電感性儀器，是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的；而分壓器是一種電阻性儀器，是根據(jù)電阻串聯(lián)分壓原理工作的。2．變壓器只能改變交流電壓，不能改變直流電壓；而分壓器既可改變交流電壓，也可改變直流電壓。3．變壓器可以使交流電壓升高或降低；而分壓器不能使電壓升高。4．對于理想變壓器，電壓與線圈匝數(shù)成正比，即Uab∶Ucd＝n1∶n2；而對于分壓器，電壓與電阻成正比，即Uef∶Ugh＝Ref∶Rgh。5．若在cd間、gh間分別接入負(fù)載電阻R0后，對于變壓器，Ucd不隨R0的變化而變化；而對于分壓器，Ugh將隨R0的增大而增大，隨R0的減小而減小。

【典例5】如圖甲、乙所示電路中，當(dāng)A、B接10V交變電壓時(shí)，C、D間電壓為4V，M、N接10V直流電壓時(shí)，P、Q間電壓也為4V?，F(xiàn)把C、D間接4V交流，P、Q間接4V直流，下面哪個(gè)選項(xiàng)可表示A、B間和M、N間的電壓(

)A．10V

10V

B．10V

4VC．4V

10V

D．10V

0√B

[對于題圖甲，當(dāng)A、B作為輸入端，C、D作為輸出端時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)降壓變壓器，兩邊電壓之比等于兩邊線圈的匝數(shù)之比，當(dāng)C、D作為輸入端，A、B作為輸出端時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)升壓變壓器，電壓比也等于匝數(shù)比，所以C、D間接4V交流時(shí)，A、B間將得到10V交流。題圖乙是一個(gè)分壓電路，當(dāng)M、N作為輸入端時(shí)，上、下兩個(gè)電阻上的電壓跟它們的電阻的大小成正比。但是當(dāng)把電壓加在P、Q兩端時(shí)，電流只經(jīng)過下面的電阻，上面的電阻中沒有電流，兩端也就沒有電勢差，即M、P兩點(diǎn)的電勢相等，所以當(dāng)P、Q間接4V直流時(shí)，M、N兩端的電壓也是4V，故B正確。][針對訓(xùn)練]4．在如圖(a)、(b)所示的兩個(gè)電路中，當(dāng)a、b兩端與e、f兩端分別加220V的交變電流電壓時(shí)，測得c、d間和g、h間的電壓均為110V。(1)若分別在c、d兩端和g、h兩端加110V的交變電流電壓，則a、b間和e、f間的電壓各是多少？(2)若分別在c、d兩端和g、h兩端加110V的直流電壓，則a、b間和e、f間的電壓各是多少？

(2)若在c、d兩端加110V的直流電壓，根據(jù)變壓器原理，a、b間的電壓為零；g、h兩端加110V的直流電壓，e與滑片間無電流，電壓為零，e、f兩端電壓與g、h兩端電壓相同，也為110V。[答案]

(1)220V

110V

(2)0

110V總結(jié)提升

題號(hào)135246879101112√一、選擇題1．如圖所示是四個(gè)可以控制臺(tái)燈亮度的電路，其中所用的燈泡上都標(biāo)有“220V

40W”字樣，變壓器為理想變壓器。當(dāng)燈泡消耗的電功率都調(diào)至20W時(shí)，哪個(gè)電路中臺(tái)燈消耗的電功率最小(

)素養(yǎng)提升練(六)變壓器的應(yīng)用A

BC

DC

[臺(tái)燈消耗的功率指的是燈泡和其他輔助器件的總功率，不論滑動(dòng)變阻器是分壓接法還是限流接法，滑動(dòng)變阻器上總有功率損耗，即臺(tái)燈的消耗功率都大于20W，A、B、D錯(cuò)誤；理想變壓器功率損耗為零，電源輸出的總功率(臺(tái)燈消耗功率)只有燈泡的功率20W，C正確。]題號(hào)135246879101112題號(hào)213456879101112√

題號(hào)213456879101112

題號(hào)3245687910111213．(多選)如圖所示，高鐵的供電流程是將高壓220kV或110kV經(jīng)過牽引變電所進(jìn)行變壓，降至27.5kV，通過接觸網(wǎng)上的電線與車頂上的受電器進(jìn)行接觸而完成受電，機(jī)車最終獲得25kV的電力使高鐵機(jī)車運(yùn)行。以下說法正確的是(

)題號(hào)324568791011121A．若電網(wǎng)的電壓為220kV，則變電所的變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝8∶1B．若電網(wǎng)的電壓為110kV，則變電所的變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝1∶4C．如果高鐵機(jī)車功率為9000kW，則自牽引變電所至機(jī)車間的等效電阻約為6.9ΩD．如果高鐵機(jī)車功率為9000kW，則自牽引變電所至機(jī)車間的等效電阻約為7.6Ω√√題號(hào)324568791011121

題號(hào)423568791011121√

題號(hào)423568791011121

題號(hào)245368791011121√5．(多選)如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2，輸電線等效電阻為R。開始時(shí)，開關(guān)S斷開。當(dāng)S接通時(shí)，以下說法正確的是(

)A．副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B．副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大C．通過燈泡L1的電流減小D．原線圈中的電流大小不變√題號(hào)245368791011121

題號(hào)245368791011121√

√題號(hào)245368791011121

題號(hào)2453768910111217．如圖所示為某種電吹風(fēng)電路圖，a、b、c、d為四個(gè)固定觸點(diǎn)。繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的扇形金屬觸片P，可同時(shí)接觸兩個(gè)觸點(diǎn)。觸片P處于不同位置時(shí)，電吹風(fēng)可處于停機(jī)、吹冷風(fēng)和吹熱風(fēng)三種工作狀態(tài)。n1和n2分別是理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)，該電吹風(fēng)的各項(xiàng)參數(shù)如表所示。下列說法正確的是(

)冷風(fēng)時(shí)輸入功率50W熱風(fēng)時(shí)輸入功率450W小風(fēng)扇額定電壓50V正常工作時(shí)小風(fēng)扇輸出功率45W題號(hào)245376891011121

√題號(hào)245376891011121

題號(hào)245386791011121

√題號(hào)245386791011121

題號(hào)924538671011121√

√題號(hào)924538671011121

題號(hào)924538671011121√

√

題號(hào)924538671011121題號(hào)924538671011121二、非選擇題11．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1∶n2＝3∶1，原線圈電路中接有一量程為3A的理想交流電流表，副線圈兩端接有理想交流電壓表、可變電阻R以及若干“6V

6W”的相同燈泡。輸入端交變電壓u的圖像如圖乙所示。(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù)；(2)要求燈泡均正常發(fā)光，求電路中最多允許接入的燈泡個(gè)數(shù)。題號(hào)924538671011121

題號(hào)924538671011121

[答案]

(1)9V

(2)9個(gè)題號(hào)92453867101112112．如圖