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3.3 变压器
人教版（2019）普通高中物理选择性必修第二册同步教学课件
第三章.交变电流
目录
1
变压器的原理
2
电压与匝数的关系
情景展示
但我们国家民用统一供电均为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？
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
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
生产生活中有各种变压器，有的把低压升为高压，有的把高压降为低压。变压器是如何改变电压的呢？
知识点一：变压器的原理
1.变压器的构造
原线圈
副线圈
①铁芯：绝缘硅钢片叠合而成
②原线圈：
③副线圈：
与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈
与负载相连的线圈，也叫次级线圈
知识点一：变压器的原理
2.示意图
3.电路符号
n1
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
知识点一：变压器的原理
那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
U1
U2　 ∽
n1
n2
∽
问题
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
铁芯构成磁回路
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
知识点一：变压器的原理
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
演示实验
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
知识点一：变压器的原理
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
演示实验
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
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
U1与n1一定，
U2与n2成正比
知识点一：变压器的原理
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
演示实验
原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 输入电压U1（V） 输出电压U2（V）
200 6.6
200 6.6
100
12.9
400
3.1
U1与n2一定，
U2与n1成反比
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
知识点二：电压与匝数的关系
理论推导
设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。
Φ1=Φ2
ΔΦ1=ΔΦ2
知识点二：电压与匝数的关系
1.电压关系
理想变压器原、副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比
①n2 >n1 U2>U1——升压变压器
②n2 若变压器有多个副线圈,其电压与匝数的关系依然成正比：即
知识点二：电压与匝数的关系
2.电流关系
理想变压器：输出功率等于输入功率
U1I1=U2I2
P1＝P2
P=UI
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。
若有多个副线圈
则电流与匝数关系为 n1I1=n2I2+n3I3+…
知识点二：电压与匝数的关系
3.电压、电流、功率之间的因果关系
U1
U2
I2
I1
P1
①U1由电源决定
②U2由U1和匝数比决定：
③I2由U2和负载决定：
④I1由I2和匝数比决定：
⑤输入功率P1由输出功率P2决定：
P1＝P2
考点一：理想变压器的工作原理及基本规律
【例1】 理想变压器连接电路如图甲所示,已知原、副线圈匝数比为10∶1,当输入电压波形如图乙时,电流表读数为2 A,则(　　)
甲
乙
A.电压表读数为282.8 V B.电压表读数为28.28 V
C.输入功率为56.4 W D.输入功率为40 W
考点一：理想变压器的工作原理及基本规律
考点一：理想变压器的工作原理及基本规律
【变式训练1】如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时,电流表A1的示数是12 mA,则副线圈中电流表A2的示数是(　　)
A.3 mA B.48 mA
C.0 D.与R阻值有关
答案:C
解析:当导线在平行导轨上匀速运动时,产生的电流是恒定的电流,不会使副线圈的磁通量变化,因而副线圈中无感应电流,选项C正确。
考点二：理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系
【例题2】 (多选)(2020河南开封模拟)国家推进智能电网推广项目建设,拟新建智能变电站1 400座。变电站中起变换电压作用的设备是变压器,如图所示,理想变压器原线圈输入电压 ,电压表、电流表都为理想电表。则下列判断正确的是(　　)
A.输入电压有效值为200 V,电流频率为50 Hz
B.S打到a处,当变阻器的滑片向下滑动时,两电压表的示数都增大
C.S打到a处,当变阻器的滑片向下滑动时,两电流表的示数都减小
D.若变阻器的滑片不动,S由a处打到b处,电压表V2和电流表A1的示数都减小
考点二：理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系
考点二：理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系
【变式训练2】 (多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表。从某时刻开始在原线圈两端加上交流电压u,其瞬时值表达式为u= sin 100πt (V),现把单刀双掷开关与a连接,则(　　)
A.电压表的示数为22 V
B.流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次
C.在滑动变阻器的滑片P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变大
D.若把单刀双掷开关由a扳向b,保持滑动变阻器的滑片P不动,电压表示数变大,电流表的示数变小
考点二：理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系理想变压器中各量的制约关系
理想变压器中各量的制约关系
解析:理想变压器可以变压、变流,但不改变功率和频率;由交流电压的表达式可知,该交流电压的频率为50 Hz,而产生交流电压的线圈每转一圈,其电流方向改变两次,故B正确。电压表的读数是有效值,根据理想变压器的变压比等于匝数比可知,该电压表的读数为22 V,A正确。滑动变阻器的滑片P向上移动,其接入电路的阻值减小,而变压器两端的电压不变,则电压表的读数不变,副线圈中的电流变大,则电流表的读数变大,C错误。单刀双掷开关由a扳向b,变压器的原线圈的有效匝数减小,由 可知,U'变大,变压器的输出功率和输入功率变大,故电压表和电流表的读数都变大,D错误。
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