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(共25张PPT)
3.3 变压器
人教版（2019）高中物理（选择性必修第二册）
第三章 交变电流
老师： 授课时间：
让交流电和恒定直流电通过相同的电阻，如果它们在相同时间内产生的热量相等，这一交流电的有效值就跟这个直流电的数值相等。
1、有效值: (三同)
2、正弦式交流电有效值求解：
通直流，阻交流。
通低频，阻高频。
XL = 2π L
3.电感器特点：
知识回顾
通交流，隔直流。
4.电容器特点：
通高频，阻低频。
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课堂导入
街头变压器
各式变压器
可拆式变压器
变电站的大型变压器
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课堂导入
铁芯：绝缘硅钢片叠合而成。
①. 由于磁化，使绝大部分磁感线集中在铁芯上，即铁芯起到汇聚磁场的作用。
②. 采用彼此绝缘的硅钢片可减小涡流
一、变压器的结构
原线圈：与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈
副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈
线圈一般采用铜芯线，
以减少线圈电阻上的能量损耗 。
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知识讲解
四、变压器的工作原理
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。
原线圈接交变电流
原线圈中产生交变磁场
铁芯构成磁回路
副线圈产生感应电动势
对于理想变压器，原、副线圈磁通量的变化率相等。
则有：
电能
磁场能
电能
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知识讲解
1、铁芯是否变压器的必要组成部分？
没有铁芯，并排放置的原、副线圈也发生互感现象，但是大部分磁感线都流失在线圈外，故传输电能的效率太差；而铁芯存在，使绝大部分磁感线集中在铁芯上，起到束磁的作用，大大增强了变压器传输电能的效率。
U1
U2
第 6 页
知识讲解
2、变压器在运行时，哪些地方有能量损耗呢？
U2
R
U1
n1
n2
原线圈电能
副线圈电能
磁场能
磁损： 漏磁损失能量
铁损： 涡流现象发热
铜损： 线圈电阻发热
能量损耗
主要
3、 若不计能量损耗，变压器原副线圈中能量如何转化？
不计能量损耗的变压器，我们称之为理想变压器
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知识讲解
二、理想变压器
1、理想变压器特点：
（1）无铜损：原、副线圈不计内阻，不产生热量。
（2）无铁损：忽略铁芯产生的热量。
（3）无磁损：变压器铁芯内无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。
理想变压器
——没有能量损失的变压器
P入＝P出
U1
U2
n1
n2
第 8 页
知识讲解
一个副线圈的理想变压器
理想变压器
2.电压制约：U2 ：U1 =n2 ：n1 U1决定U2
I1
I2
U2
n1
n2
R
U1
1.功率制约：P1=P2 P2决定P1
3.电流制约：I1 :I2 =n2 ：n1 l2决定l1
第 9 页
知识讲解
多副线圈的理想变压器
为什么？
由 P入 =P出 得
原线圈电能全部转化为两副线圈电能
I2
n2
U2
I1
n1
U1
I3
n3
U3
“一原多副”的理想变压器
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知识讲解
理想变压器的规律
第 11 页
知识讲解
典例精析
【典例】(多选)一理想变压器如图所示,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑片,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1为原线圈中的电流,则(　　)。
A.保持U1及P的位置不变,K由a扳向b时,I1将增大
B.保持U1及P的位置不变,K由b扳向a时,R消耗的电功率减小
C.保持U1不变,K接在a处,使P上滑,I1将增大
D.保持P的位置不变,K接在a处,若U1增大,I1将增大
第 12 页
知识讲解
自耦变压器
U2
U1
A
B
P
只有1个绕组的变压器称自耦变压器，原副线圈共用一个线圈。
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
优点：
可连续调整输出电压。
缺点：
高压端与低压端同一线圈，不安全。
三、常见变压器
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知识讲解
V
地线
火线
n2
n1
U1
U2
电压互感器
电压互感器
(1)构造：小型降压变压器，如图所示。
(2)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；为了安全，外壳和副线圈应接地。
(3)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压。
第 14 页
知识讲解
电流互感器
地线
火线
A
n2
n1
I2
I1
电流互感器
(1)构造：小型升压变压器，如图所示。
(2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表，为了安全，外壳和副线圈应接地。
(3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流。
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知识讲解
练习1、如图所示,将额定电压为60V 的用电器,通过一理想变压器接在正弦式交流电源上。闭合开关S 后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V 和2.2A。以下判断正确的是(　 B　 )
A.变压器输入功率为484W
B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=3∶11
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课堂检测
练习2、如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝100，两个副线圈的匝数分别为n2＝5和n3＝10，L1是“2 V　2 W”的小灯泡，L2是“4 V　4 W”的小灯泡．当原线圈上接交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电压和电流分别为(　 C 　)
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课堂检测
练习3、理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝110 Ω，A、B 端电压u1＝220sin 100πt (V)．下列说法正确的是(　 D　 )
A．副线圈输出的交流电的频率为25 Hz
B．电压表的示数为55 V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器输入功率为27.5 W
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课堂检测
课堂练习
练习、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R＝55 Ω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．电流表的示数为1 A
B．原线圈的输入功率为
C．电压表的示数为
D．副线圈输出交流电的周期为50s
A
第 19 页
课堂检测
练习、(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦式交流电源，则(　　)
A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
BC
第 20 页
课堂检测
课堂练习
练习、（多选）如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，电流表、电压表均为理想电表，R是光敏电阻（其阻值随照射光强度增大而减小）。原线圈接入电压随时间按 变化的交流电，下列说法正确的是（　　）
A．交流电的频率为100Hz
B．电压表的示数为110V
C．照射R的光强度增大时，电流表的示数变大
D．照射R的光强度增大时，电压表示数变大，灯泡变得更亮
BC
第 21 页
课堂检测
练习、某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，图乙所示是其输入电压u的变化规律已知滑动触头P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1:n2=10:1，电阻R=22Ω。下列说法正确的是（ ）
A．通过R的交变电流的频率为100Hz
B．电流表A2的示数为2A
C．此时变压器的输入功率为22W
D．将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小
C
第 22 页
课堂检测
一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是(　　)
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
第 23 页
课堂检测
例：一理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个R=10 Ω的电阻，则
(1)变压器的输出电压的峰值
(2)交流电压表的示数
(3)电阻R的热功率
(4)原线圈的电流
(5)变压器的输入功率
n1
n2
R
u
V
第 24 页
课堂检测
课堂练习
练习、如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1000，两个副线圈的匝数分别为n2 = 50和n3 = 100，L1是“6V，2W”的小灯泡，L2是“12V，4W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为（ ）A． B．
C． D．
C
第 25 页
课堂检测

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