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§3 变压器
第三章 交变电流
高中物理(人教版2019)选择性必修第二册
CONTENTS
新课引入
01.
变压器的原理
02.
电压与匝数的关系
03.
PART 01
新课引入
生活中用电器的电压
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而我们国家民用统一供电电压是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？
充电电压5V
工作电压220V
工作电压6V
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
形形色色的变压器
PART 02
变压器的原理
变压器的原理
1.构造：
（1）铁芯
（2）原线圈(初级线圈)
（3）副线圈 (次级线圈)
2.示意图
3.电路图中符号
n1
n2
观察下面的实验，你是否可以猜出一下手机是否会被充电？如果可以，说出你认为合理的原因？
观察与思考
受刚才实验的启发，你是否可以分析一下变压器实现变压的工作原理呢？
思考与讨论
U2
R
U1
n1
n2
变压器的原理
4.工作原理：
原线圈接
交流电
原线圈中的磁场发生改变
在铁芯中产生变化
的磁通量
副线圈产生感应电动势
副线圈的磁通量发生改变
副线圈有
感应电流
U2
R
U1
n1
n2
互感现象
1.若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2=
思考与讨论
2.原、副线圈电压与什么因素有关系？我们是否可以大胆的猜测与交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数有关呢？
3.如果与上述因素有关，我们在实验是应该采用什么样的方法进行探究？
5.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
变压器的原理
(1)实验数据：
实验次数 原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1 副线圈电压U2 n1/n2 U1/U2
1 800 400 8V 3.68V 2 2.2
2 800 100 8V 0.9V 8 8.9
3 200 100 8V 3.61V 2 2.2
4 1400 100 8V 0.5V 14 16
①从实验数据来看，原副线圈电压之比是否等于它们的匝数之比？
②实验数据没有严格遵从这样的规律，是为什么？
变压器的原理
(2)误差分析：
误差产生原因：能量损耗
①变压器线圈通过电流时会发热；
②铁芯在交变磁场的作用下也会发热；
③交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯呢。
变压器的原理
(1)定义：我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。
①原副线圈没有电阻；
②无磁通量漏失；
③铁芯不发热；
④是理想化的物理模型。
3.理想变压器：
(2)特点：
变压器的原理
PART 03
电压与匝数的关系
1.实验分析：理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。
电压与匝数的关系
U2
R
U1
n1
n2
原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁)，因此产生的感应电动势分别是：
若不考虑原副线圈的内阻有 ：
U1=E1
U2=E2
2.理论分析：
U2
R
U1
n1
n2
电压与匝数的关系
(1)n2 >n1 U2>U1——升压变压器
(2)n2 3.升压变压器和降压变压器
电压与匝数的关系
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)
(1)理想变压器输入功率等于输出功率:
即:
U1I1=U2I2
P入= P出
4.几个重要关系
(2)理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比
此公式只适用于一个副线圈的变压器
电压与匝数的关系
→ U1决定 U2
→ I2 决定 I1
①电压关系：
→ P出决定P入
②功率关系：
P入=P出
③电流关系：
(3)理想变压器的三个决定关系
4.几个重要关系
电压与匝数的关系
5.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：
电压与匝数的关系
I2
n2
U2
I1
n1
U1
I3
n3
U3
6.几种常用变压器
(1)自耦变压器:
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
电压与匝数的关系
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
(2)互感器:
电压与匝数的关系
A
电流互感器
电压互感器
V
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
PART 04
课堂练习
课堂练习
01
B
1．如图，可以将电压升高供给电灯的变压器是（　　）
课堂练习
01
【答案】B【详解】只有交流电才能通过变压器实现变压，且升压变压器的原线圈匝数比副线圈的匝数要少，满足上面两个条件的只有选项B。故选B。
2．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 W
B．电流表的读数为1A
C．电压表的读数为 V
D．副线圈输出交流电的周期为50s
课堂练习
02
B
课堂练习
02
3．钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成，常用来测量电流强度很大的电流，其原理如图所示。若原线圈与副线圈的匝数比为1:500，电流表A的示数为1A，则（　　） A．钳形电流表能够用来测量直流电的电流B．被测电路电流的有效值为500AC．被测电路电流的平均值为500AD．被测电路电流的最大值为500A
课堂练习
03
B
课堂练习
03
【答案】B【详解】A．钳形电流表利用的是电磁感应中的互感原理，不能够用来测量直流电的电流，A错误；
电流表的示数为电流的有效值，故被测电路电流的有效值为500A，B正确，CD不正确。故选B。
4．如图所示电路中，变压器为理想变压器，电流表为理想电表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，在原线圈两端加上正弦交流电压，则下列判断正确的是（ ）A．仅将滑片P1向上移，电流表的示数减小
B．仅将滑片P1向上移，R1消耗的功率减小C．仅将滑片P2向上移，电流表的示数减小
D．仅将滑片P2向上移，R1消耗的功率减小
课堂练习
04
C
课堂练习
04
【答案】C【详解】AB．仅将滑片P1向上移，副线圈接入电路的匝数增加，根据变压比可知，副线圈两端的电压增大，R1消耗的功率增大，电流表的示数增大，故AB错误；CD．仅将滑片P2向上移，R1中的电流不变，消耗的功率不变。R2中的电流减小，因此电流表的示数减小，故C正确，D错误。故选C。
谢谢聆听

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