3.2變壓器為什么能改變電壓 3.3電能的開發(fā)與利用,第3章 電能的輸送與變壓器,目標(biāo)定位 1.了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見(jiàn)的變壓器，理解變壓器的工作原理. 2.掌握理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系并能用它解決相關(guān)問(wèn)題. 3.掌握理想變壓器的功率關(guān)系，并能推導(dǎo)出原、副線圈的電流關(guān)系. 4.了解我國(guó)電能開發(fā)與利用的現(xiàn)狀及前景.,內(nèi)容索引,知識(shí)探究 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋,知識(shí)探究,把兩個(gè)沒(méi)有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵心上，一個(gè)線圈通過(guò)開關(guān)連到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上(如圖1所示).連接電路，接通電源，小燈泡能發(fā)光.,一、變壓器的原理及電壓與匝數(shù)的關(guān)系,答案,(1)電源和小燈泡并沒(méi)有連接，小燈泡為什么會(huì)發(fā)光？,答案當(dāng)左邊線圈加上交變電壓時(shí)，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵心中產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，在左、右線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會(huì)發(fā)光.,圖1,(2)小燈泡兩端電壓與學(xué)生電源兩端的輸出電壓相等嗎？如果不相等與什么因素有關(guān)？,答案,(3)若將原線圈接到恒定的直流電源上，小燈泡亮不亮？分析討論原因.,答案,答案不亮.因?yàn)樵诟本€圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線圈兩端沒(méi)有電壓，所以小燈泡不亮.,要點(diǎn)總結(jié) 1.變壓器的構(gòu)造：閉合鐵心、與 相連接的線圈叫原線圈(匝數(shù)用n1表示，又叫做 )、與 相連的另一個(gè)線圈叫副線圈(匝數(shù)用n2表示，又叫做 )，兩個(gè)線圈都繞在上. 2.變壓器的工作原理是 .因此變壓器只對(duì) 的電流起作用，對(duì) 電流不起作用.(后兩空選填“變化”或“恒定”),交流電源,初級(jí)線圈,負(fù)載,次級(jí)線圈,閉合鐵心,電磁感應(yīng),變化,恒定,4.變壓器 (填“能”或“不能”)改變交變電流的頻率. 5.原、副線圈的地位 (1)原線圈在其所處回路中充當(dāng)負(fù)載. (2)副線圈在其所處回路中充當(dāng) . 特別提醒：變壓器能改變交變電壓、交變電流，但不能改變恒定電壓、恒定電流.,不能,電源,例1(多選)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是 A.通過(guò)正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變 B.穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都相等 C.穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D.原線圈中的電流通過(guò)鐵心流到了副線圈,答案,解析,解析BI，由于面積S不變，故I，A錯(cuò)誤. 因理想變壓器無(wú)漏磁，故B、C正確. 原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò).,二、理想變壓器中的功率及電流關(guān)系,1.什么是理想變壓器？理想變壓器輸入與輸出功率有什么關(guān)系？,答案,答案理想變壓器的理想化條件一般指的是：忽略原、副線圈內(nèi)阻上的分壓，忽略原、副線圈磁通量的差別，忽略變壓器自身的能量損耗.所以理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入P出.,2.若只有一個(gè)副線圈時(shí)，原、副線圈中的電流與匝數(shù)有什么關(guān)系？,答案,答案由能量守恒定律知P入P出，即U1I1U2I2.,3.若有多個(gè)副線圈時(shí)，電流與匝數(shù)間的關(guān)系是什么？,答案,答案若有多個(gè)副線圈P1P2P3，即U1I1U2I2U3I3 將U1U2U3n1n2n3代入得 n1I1n2I2n3I3,要點(diǎn)總結(jié) 1.理想變壓器的特點(diǎn)： (1)變壓器鐵心內(nèi)無(wú) ；無(wú) 損失. (2)原、副線圈不計(jì) ，即無(wú)能量損失. 實(shí)際變壓器(特別是大型變壓器)一般可以看成理想變壓器. 2.功率關(guān)系：. 3.電流關(guān)系： (1)若只有一個(gè)副線圈時(shí)I1U1 ，即 _. (2)若有多個(gè)副線圈時(shí)I1U1 得I1n1 .,漏磁,發(fā)熱,內(nèi)阻,P入P出,I2U2,I2U2,I3U3,I2n2,I3n3,例2如圖2所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n221， 和 均為理想電表，燈泡電阻RL6 ，AB兩端電壓u112 sin 100t(V).下列說(shuō)法正確的是,答案,解析,圖2,A.電流頻率為100 Hz B. 的讀數(shù)為24 V C. 的讀數(shù)為0.5 A D.變壓器輸入功率為6 W,三、自耦變壓器和互感器,1.自耦變壓器如圖3所示，鐵心上只繞有一個(gè)線圈，低壓線圈是高壓線圈的一部分，既可以作為升壓變壓器使用，也可以作為降壓變壓器使用.,圖3,2.電壓互感器、電流互感器 (1)構(gòu)造：小型變壓器，如圖4所示.,圖4,(2)接法：電壓互感器原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表；電流互感器原線圈串聯(lián)在被測(cè)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：電壓互感器可將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過(guò)測(cè)量低電壓，計(jì)算出高壓電路的電壓，電流互感器將大電流變成小電流，通過(guò)測(cè)量小電流，計(jì)算出被測(cè)電路中的大電流.,例3(多選)圖5甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說(shuō)法中正確的是,答案,解析,A.線圈匝數(shù)n1n2，n3n4 C.甲圖中的電表是電壓表，輸出端不可短路 D.乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路,圖5,解析題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1n2，題圖甲中的電表為電壓表；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3<n4，題圖乙中的電表為電流表，故選項(xiàng)C、D正確.,例4如圖6所示為物理實(shí)驗(yàn)室某風(fēng)扇的風(fēng)速擋位變換器電路圖，它是一個(gè)可調(diào)壓的理想變壓器，其中接入交流電的電壓有效值U0220 V，n02 200匝，擋位1、2、3、4對(duì)應(yīng)的線圈匝數(shù)分別為220匝、500匝、1 100匝、2 200匝.電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻r4 ，額定電壓為U220 V，額定功率P110 W.下列判斷正確的是 A.當(dāng)選擇擋位3時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為110 V B.當(dāng)擋位由3變換到2時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率增大 C.當(dāng)選擇擋位2時(shí)，電動(dòng)機(jī)的熱功率為1 W D.當(dāng)選擇擋位4時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為110 W,答案,解析,圖6,解析由電壓與匝數(shù)的關(guān)系U0U3n0n3，解得U3110 V，A正確； 當(dāng)擋位由3變換到2時(shí)，輸出電壓減小，電動(dòng)機(jī)的功率減小，B錯(cuò)誤；,當(dāng)沒(méi)有達(dá)到額定功率時(shí)，熱功率小于1 W，C錯(cuò)誤.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(變壓器的工作原理)(多選)理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈中一定相同的物理量是 A.每匝線圈中磁通量的變化率 B.交變電流的頻率 C.原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率 D.原線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和副線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),答案,1,2,3,4,2.(理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用)(多選)如圖7所示，將額定電壓為60 V的用電器通過(guò)一理想變壓器接在正弦交變電源上.閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A.以下判斷正確的是 A.變壓器輸入功率為484 W B.通過(guò)原線圈的電流的有效值為0.6 A C.通過(guò)副線圈的電流的最大值為2.2 A D.變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113,答案,圖7,1,2,3,4,解析,解析變壓器的輸入功率P1P2I2U22.260 W132 W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；,1,2,3,4,3.(理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用)(多選)如圖8所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41.原線圈接入一電壓為uU0sin t的交流電源，副線圈接一個(gè)R27.5 的負(fù)載電阻.若U0220 V，100 rad/s，則下述結(jié)論正確的是,1,2,3,4,圖8,A.副線圈中電壓表的讀數(shù)為55 V B.副線圈中輸出交變電流的周期為 s C.原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5 A D.原線圈中的輸入功率為110 W,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(互感器)(多選)如圖9所示，L1、L2是高壓輸電線，圖中兩電表示數(shù)分別是220 V和10 A，已知甲圖中原、副線圈匝數(shù)比為1001，乙圖中原、副線圈匝數(shù)比為110，則 A.甲圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22 000 V B.甲圖是電流互感器，輸電電流是100 A C.乙圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22 000 V D.乙圖是電流互感器，輸電電流是100 A,圖9,答案,解析,1,2,3,4,題圖甲是電壓互感器，故B錯(cuò)誤； 題圖乙是電流互感器，電表是電流表，故C錯(cuò)誤；,