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第3节 变压器
高二物理（人教版2019）
人教版（2019）
选择性必修 第二册
第三章 交变电流
超级变压器运送记
生活中电器的电压
充电电压5V
工作电压220V
工作电压6V
工作电压12V
警棍电击时20KV
我国生活用电是220V电压，那么如何使电器设备获得各不相同的电压呢？
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
琳琅满目的变压器
实物图
一、变压器结构与原理
①铁芯：绝缘硅钢片叠合而成
②原线圈：
与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈
③副线圈：
与负载相连的线圈，也叫次级线圈
副线圈
铁芯
原线圈
副线圈
原线圈
铁芯
n2
n1
构 造
示意图
符 号
我们知道导线可以输送电能，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？
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？
问题
1.实验探究与分析
如果灯泡发光，变压器如何实现能量转化和变压的呢？
演示：分别接入稳压直流、交流电源，观察灯泡的发光情况
视频：变压器原理
原线圈接交变电源
2.变压器的原理
原线圈中产生交变磁场
铁芯构成磁回路
副线圈产生
交变感应电动势
I1
I2
原线圈
副线圈
铁芯
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
能量
一个线圈电流的变化导致相邻线圈的磁通量发生变化，而在该相邻两个线圈中都产生感应电动势的现象，称为互感现象。
二、实验视频：变压器线圈端的电压与匝数关系
1.电压与匝数的关系
忽略能量损失造成的误差，在理想情况下，
变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。
U2
R
U1
n1
n2
实验分析
理想模型
理想模型
理想变压器
理想变压器
①铁芯内无漏磁（无磁损）
②原、副线圈无电阻发热（无铜损）
③铁芯中无涡流发热（无铁损）
没有能量损耗
ΔΦ1=ΔΦ2
(理想变压器)
无漏磁
E=U
无电阻
理论分析
设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。
由法拉第电磁感应定律得：
U2
R
U1
n1
n2
2.电压与匝数的关系
原线圈 E1=
副线圈 E2=
(1)n2 >n1 U2>U1——升压变压器
(2)n2 新课讲授
3.升压变压器和降压变压器
(1)输入功率P1等于输出功率P2
即:
U1I1=U2I2
P1= P2
三、理想变压器原、副线圈的功率和电流关系
(2)原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I2
U2
R
U1
n1
n2
I1
注意：1、此只适用于有一个副线圈的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。
2、匝数多电流小可用细导线，匝数少电流大需用粗导线
→ U1 U2
→ I2 决定 I1
→ P出决定P入
②功率关系：
P入=P出
四、理想变压器的三个关系式及决定关系
I2
U2
R
U1
n1
n2
I1
决定
①电压关系：
③电流关系：
如图 3-21 所示，某理想变压器原、副线圈的匝数比为2 : 1，副线圈上接一只“220 V 40 W”的灯泡。原线圈所接电源电压随时间的变化规律如图3-22 所示。若灯泡的灯丝电阻保持不变，灯泡的实际功率是多少？
五、课堂练习
解答：
根据电源电压的变化规律，可知原线圈上电压的有效值 U = 220 V
根据变压器电压与线圈匝数的关系，可知副线圈上的电压有效值
=110 V
已知 U额 = 220 V P额=40 W
灯泡的电阻
=1210 Ω
所以，灯泡的实际功率
=10 W
（多选） 在图 3-23 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，下列说法正确的有( )
P向下滑动时，灯泡 L 变亮
P向下滑动时，变压器的输出电压 U2 不变
P向上滑动时，变压器的输入功率变小
P向上滑动时，变压器的输入功率变大
A
B
C
D
对了！
错了！
BD
五、课堂练习
点击选项作答
1.变压器原理：
2.理想变压器：
①铁芯内无漏磁（无磁损）
②原、副线圈无电阻发热（无铜损）
③铁芯中无涡流发热（无铁损）
3.理想变压器规律：
①功率关系：
P入= P出
②频率关系：
f 1 = f 2
利用互感现象实现电能到磁场能到电能的转化和传递。
六、课堂小结
没有能量损耗
③电压关系：
④电流关系：
课后作业
第2、3题

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