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第3节 变压器
人教版（2019）选择性必修二
第三章 交变电流
人教版（2019）选择性必修二
2024
1.了解变压器的构造与工作原理。
2.知道理想变压器以及电压和匝数、电流和匝数之间的关系。
3.掌握电压互感器和电流互感器的相关知识。
4.能够应用理想变压器解决实际问题。
1.通过理解变压器的工作原理和应用电压和匝数、电流和匝数之间的关系,形成科学思维。
2.通过对电压互感器和电流互感器的分析,形成科学态度与价值观。
课标引领
课程标准
核心素养
长江三峡水电站
发电电压：
20KV
输电电压：
550KV
情境引入
用电器 额定电压 用电器 额定电压
随身听 3V 机床上的 照明灯 36V
扫描仪 12V 防身器 3000V
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机 显像管 几万伏
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机 显像管 十几万伏
我国民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？
情境引入
铁芯：叠合的绝缘硅钢片
一、变压器的构造
（一）实物图
原线圈
副线圈
原线圈：与交流电源相连的线圈。
副线圈：与负载相连的线圈。
电源
负载
一、变压器的构造
铁芯
原线圈
副线圈
（一）实物图
（二）示意图
副线圈
原线圈
U2
R
n1
n2
示意图
U1
铁芯
（初级线圈）
（次级线圈）
（输入端）
（输出端）
一、变压器的构造
闭合铁芯
原线圈
副线圈
电路图中符号：
n1
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
初级线圈
次级线圈
电源
负载
一、变压器的构造
n1
n2
铁芯
U1
U2
原线圈接交变电流
原线圈中产生交变磁场
副线圈产生感应电动势
原线圈
副线圈
I1
铁芯构成磁回路
I2
变压器的基本原理是
利用原线圈和副线圈之间的互感现象。
电能
磁场能
电能
(U1、I1)
(变化的磁场)
(U2、I2)
铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈
二、变压原理
U1
U2
思考：若给原线圈接直流电压U1，能否得到副线圈电压U2
不能，因为恒定电流无法产生互感现象。
探究与思考
U1
U2
线圈电阻发热
涡流现象发热
漏磁损失能量
①铜损
②铁损
③磁损
能量损耗
变压器的能量损耗
特点：
无磁损、铜损、铁损
磁通量全部集中在铁芯内(不漏磁)
电能没有发热损耗
理想变压器
1.输入电压不变，原线圈匝数一定。（每格100匝）
探究原、副线圈电压与匝数的关系
1.输入电压不变，原线圈匝数一定。
原线圈匝数 n1 副线圈匝数 n2 输入电压 U1(V) 输出电压
U2(V)
400 4.25
400 4.25
400 4.25
200
800
1400
1.99
7.88
13.78
结论：U1与n1一定，U2与n2成正比。
探究原、副线圈电压与匝数的关系
2.输入电压不变，副线圈匝数一定。（每格100匝）
探究原、副线圈电压与匝数的关系
结论：U1与n1一定，U2与n2成正比。
U1与n2一定，U2与n1成反比。
理想变压器无磁损，原、副线圈的磁通量都是。
理想变压器无内阻，
路端电压U等于电动势E。
①
②
升压变压器
降压变压器
变压器类型：
三、变压规律
四、电流关系
理想变压器输出功率等于输入功率
结论：原副线圈中的电流之比等于线圈匝数的反比
变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制。
一、理想变压器的特点
(1)变压器铁芯内无漏磁;无发热损失。
(2)原、副线圈不计内阻,即也无能量损失。
二、理想变压器的规律：
1.功率关系：从能量守恒看,P入=P出。
2.频率关系：
3.变压关系
(1)只有一个副线圈:。
(2)有多个副线圈:=…=。
归纳总结
【例题1】 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RL=6 Ω,AB两端电压u1=12sin 100πt V。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
典型例题
【答案】D
【变式1】 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1,两个标有“12 V　6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时,原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是(　　)
A.120 V,0.10 A　
B.240 V,0.025 A
C.120 V,0.05 A
D.240 V,0.05 A
D
视频：钳形电流表
1、当n2 >n1 时，U2>U1
3、当n2 2、当n2 = n1时，U2=U1
—— 升压变压器
—— 等压变压器
—— 降压变压器
根据不同的变压需要，变压器的分类：
问题：下图为理想变压器,b是原线圈的中心触头,电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压。保持滑动变阻器滑片P的位置不变,当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数如何变化 变压器的输出功率如何变化
提示:理想变压器副线圈输出电压变大,通过负载电阻的电流增大,电压表和电流表的示数均变大,变压器的输出功率变大。
五、变压器工作时的制约关系及动态分析
归纳总结
3.负载制约
(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负载1+P负载2+…+P负载n。
(2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2=。
(3)总功率P入=P线+P2,即变压器的输入功率是由输出功率决定的。
4.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1。
(2)负载电阻不变,分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1。
归纳总结
【例题2】 (多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是(　　)
A.P向下滑动时,灯L变亮
B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变
C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小
D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大
BD
典型例题
【答案】D
本课总结
1.(变压器的原理)(多选)关于变压器,下列说法正确的是 (　　)
A.变压器的工作原理是电磁感应
B.所有变压器的工作基础都是互感现象
C.各种电流接入变压器的输入端,变压器都能持续正常工作
D.只有交变电流接入变压器的原线圈中,变压器才能持续正常工作
AD
2.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小
C
3.有一理想变压器,副线圈所接电路如图所示,灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡。当S断开时,灯L1正常发光。S闭合后,下列说法正确的是(　　)
A.灯L1、L2都能正常发光
B.原线圈的输入功率减小
C.原、副线圈的电流比增大
D.电阻R消耗的功率增大
D
【答案】D
4.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1，。两电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.4A，则(　　)
A.电阻中通过的电流的有效值为1A
B.电压表V的示数为20V
C.原线圈的输入功率为40W
D.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为5:1
B
5.如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)
A.原线圈的输入功率为220
B.电流表的读数为1A
C.电压表的读数为110
D.副线圈输出交流电的周期为50s
B

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