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(共38张PPT)
3.3变压器
人教版（2019）物理选择性必修第二册
学习目标
1．了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解互感现象和变压器的工作原理。
2．理解理想变压器的匝数与电压和电流的关系，并能用其解决基本问题。
3．理解理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系。
问题？
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？
我们知道导线可以传输电能，变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在变压器中能量是如何转化的？
思考与讨论：
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
城乡变压器
各式变压器
可拆式变压器
生活中常见的变压器
无线充电技术原理
初级线圈
次级线圈
输入
交流电
手机开始充电时，底座同时亮起了一圈呼吸灯，互感。
输出
感应电流
一、变压器的构造
1.变压器的结构：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，，也叫次级线圈。
2.工作原理：互感现象是变压器工作的原理
3.适用条件：交流电，不能改变直流电
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验思路：控制变量法，保持原线圈电压U1和匝数n1不变，改变副线圈的匝数n2。
物理量的测量：副线圈的输出电压U2。
探究变压器原副线圈电压与匝数的关系。
1.输入电压不变，原线圈的匝数不变。
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
U2与n2成正比
U1与n1一定，
２.输入电压不变，副线圈的匝数不变。
U2与n1成反比
U1与n2一定，
200 6.6
200 6.6
100
12.9
400
3.1
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
变压器的能量损耗
①铜损
②铁损
③磁损
线圈电阻发热
涡流现象发热
漏磁损失能量
理想变压器
磁通量全部集中在铁心内
P1＝P2
Φ1=Φ2
电能没有发热损耗
二、理想变压器的变压规律
三、压器电压压与线圈匝数的关系
设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。
Φ1=Φ2
理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则：
U1=E1
U2=E2
ΔΦ1=ΔΦ2
电压是有效值
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
不同的变压需要
理想变压器：输出功率等于输入功率
U1I1=U2I2
（次级只有一个线圈！）
P1＝P2
P=UI
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。
若有多个副线圈
则电流与匝数关系为 n1I1=n2I2+n3I3+…
三、压器电流与线圈匝数的关系
多个副线圈情况下的电压、功率和电流关系
①电压关系：
②功率关系：
P入=P出
③电流关系：
I2
n2
U2
I1
n1
U1
I3
n3
U3
U1
U2
I2
I1
电源
电压、电流、功率之间的因果关系
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
原副线圈中的频率关系
在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电。
f1=f2
变压器不会改变交变电流原线圈中的频率大小。
以上的所有结论都是只适用于一个副线圈的变压器。
四、几种常用变压器
1.自耦变压器：
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
问题:有没有只用一组线圈来实现变压的变压器
原副线圈共用一个线圈
2、调压变压器：
３.互感器
电流互感器
零线
火线
零线
火线
V
电压互感器
A
使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数
使用时把原线圈与电路串联，
原线圈匝数少于副线圈匝数
电流互感器
四、几种常用变压器
科学漫步
无线充电技术
基本工作原理：在初级线圈输入一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。
例1、理想变压器在正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量是（　　）
A．每匝线圈中磁通量的变化率
B．交变电流的频率
C．原线圈的输入功率，副线圈的输出功率
D．原、副线圈中的感应电动势
n1
n2
D
课堂训练
例2、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比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12mA，则电流表A2的示数为（ ）
A、2mA
B、0mA
C、48mA
D、与负载R的值有关
B
例3、在图甲所示的电路中，理想变压器原线圈两端的正弦交变电压变化规律如图乙所示。已知变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=10：1，串联在原线圈电路中电流表A1的示数为1A，下列说法正确的是（　　）
A．电压表V的示数为200 V
B．变压器的输出功率为200 W
C．变压器输出端交流电的频率为100 Hz
D．电流表A2的示数为0.1 A
B
例4.(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的两个灯泡。当输入电压为灯泡额定电压的10倍时，两个灯泡正常发光。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3∶1
C.此时a和b的电功率之比为1∶9
D.此时a和b的电功率之比为1∶1
AC
例5、(多选)如图，理想变压器原、副线圈分别接有完全相同的几个灯泡。结果都可以正常发光。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3∶1C.此时a和b的电功率之比为1∶9 D.此时a和b的电功率之比为1∶1
c
d
BD
A. U 增大、I 增大、P1 增大
C. U 减小、I 减小、P1 减小
D. U 不变、I 减小、P1 不变
B. U 不变、I 减小、P1 增大
例6、如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I 和用电器上R1的功率P1将分别是( )
D
例7、 如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表 示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表 示数变大
D.若闭合开关S，则电流表 示数变大， 示数变大
B
例8 (多选)如图6所示为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，输电线总电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光。则下列说法正确的是( 　　)
A.仅闭合开关S，灯L1会变亮
B.仅闭合开关S，
r消耗的功率会变大
C.仅将滑片P下移，电流表的示数会变大
D.仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小
BC
例9、钳形电流表的外形和结构如图(a)所示。图(a)中电流表的读数为1.2A 。图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则( )
A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4A
B.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4A
C.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6A
D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流，图(b)的读数为3.6A
C
例10、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1 （ ）
A、也能正常发光
B、较另三个灯暗些
C、将会烧坏L1
D、不能确定
A
L2
L3
L4
n1
n2
~
L1
例11.一个原线圈多个副线圈的理想变压器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3,相应的电压分别为U1、U2和U3,相应的电流分别为I1、I2和I3,根据变压器的工作原理可得:
n1
n2
n3
U1
U2
U3
例12、某理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶9，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是 (　　)
A．输出电压的最大值为36 V.
B．原、副线圈中电流之比为55∶9
C．该理想变压器的输入、输出功率之比为55∶9
D．原线圈两端电压有效值为220 V，频率为50 Hz
D
例13、如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦式交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A．电表均为理想电表，下列判断正确的是(　　)
A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1
B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
C．电流表A2的示数为0.8 A
D．电流表A2的示数为0.4 A
B
例14、. 理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是（ ）
A．每匝线圈中磁通量的变化率
B．交变电流的频率
C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
ABC
例15、如图所示的理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶2，U1＝220 sin ωt (V)，n1＝1 100 匝，以下说法中正确的是（ ）
A．穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为1∶2
B．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为
C．原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 V
D．原、副线圈电压的最大值之比为1∶2
BCD
课堂小结
1.变压器原理：
2.理想变压器特点：
利用互感现象实现电能→磁场能→电能的转化和传递。
3.理想变压器规律：
①功率关系：
②频率关系：
③电压关系：
④电流关系：
磁通量全部集中在铁心内
P1＝P2
Φ1=Φ2
电能没有发热损耗
P1＝P2
f1=f2
4.电压、电流、功率之间的因果关系
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
课后作业
课本练习与应用
谢谢聆听

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