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(共27张PPT)
第三章　交变电流
5
变压器(二)
2
会解决具有多个副线圈的变压器问题.
1
会分析变压器的动态变化问题，掌握解答此类问题的方法.
重点
重难点
3
会分析变压器原线圈有负载的电路.
难点
理想变压器的动态分析
1.理想变压器各量的制约关系
观察与思考
(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比 一定，且输入电压U1确定
时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即_______(只有一个
副线圈时).
2.理想变压器两类动态问题的处理方法
(1)匝数比不变的情况
①U1不变，根据 ，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变；当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化；I2变化引起P2变化，又P1＝P2，故P1变化.
②原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变的情况
①U1不变， 发生变化，故U2变化；R不变，U2变化，故I2变化；
根据P2＝ ，P2发生变化，又P1＝P2，故P1变化.又P1＝U1I1，U1不变，故
I1变化.
②负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
1.(多选)(2022·琼中县高二期中)一理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则
A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，
电流表的读数变小
B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，
电流表的读数不变
C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
√
√
在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定.因此，当Q位置不变时，输出电压U′不变，此时P向上滑动，负载电阻值R′增大，则输出电流I′减小.根据输入功率P1等于输出功率P2，电流表的读数I变小，故A正确，B错误；
保持P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压U′变大，I′变大，电流表的读数变大，故C正确，D错误.
2.如图所示，理想变压器的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V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A1示数变大
D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大
√
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流变小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流变小，则原线圈中的电流也变小，电流表A1示数变小，选项C错误；
若闭合开关S，副线圈电路中总电阻变小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压变小，电流表A2示数变小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误.
分析动态问题的一般思路
总结提升
有多个副线圈的变压器
观察与思考
2.S1、S2都闭合
(1)电压关系： ＝___＝___.
(2)电流关系：n1I1＝n2I2＋n3I3.
(3)功率关系：P1＝P2＋P3.
3.(2021·朝阳区期中)如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为n1＝1 000匝，两个副线圈的匝数分别为n2＝50匝和n3＝100匝，L1是“6 V　2 W”的小灯泡，L2是“12 V　4 W”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
√
副线圈上总的输出功率P出＝PL1＋PL2＝2 W＋4 W＝6 W，原线圈上输入功率P入＝P出＝6 W，
4.(多选)如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为n2、n3，电压表的示数为U，电流表的示数为I，R1、R2是完全相同的电阻，电表均为理想电表，根据以上条件可以计算出的物理量是
A.线圈A的匝数
B.电阻R2两端的电压
C.变压器的输入功率
D.通过电阻R1的电流
√
√
√
根据线圈C的电流，可求出两副线圈的消耗功率，由P出＝P入从而可求出变压器的输入功率，故C正确；
多个副线圈问题的分析方法
当有多个线圈时，电压比等于匝数比仍然成立，但电流不再与匝数成反比，而要根据原、副线圈功率相等去推导.
总结提升
变压器原线圈有负载的电路分析
观察与思考
原线圈接有负载的理想变压器问题分析方法
分析理想变压器原线圈接有负载的问题时，要明确原线圈所在的电路结构，从而确定各物理量之间的关系.
(1)负载与原线圈串联，如图甲所示，
负载会分担一部分电压，原线圈两端的电压U1＝U－UR.流过负载的电流
等于原线圈中的电流，有______＝ ， ＝___.
(2)负载与原线圈并联，如图乙所示.
负载会分流，原线圈两端的电压U1＝U，流过原线圈的电流I1＝I－IR，有
___＝ ，_____＝ .
5.(多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝20 Ω，R3＝10 Ω，各电表均为理想电表.已知电阻R2中电流I2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示.下列说法正确的是
A.所用交流电的频率为2 Hz
B.电压表的示数为20 V
C.电流表的示数为2.0 A
D.变压器传输的电功率为20 W
√
√
通过R2电流的有效值为I＝ A＝1.0 A，R2两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知U2＝IR2＝1.0×20 V＝20 V，
即UV＝U0－U1＝220 V－200 V＝20 V，故B正确；
副线圈中流过的总电流为I总＝I＋IA＝1.0 A＋2.0 A＝3.0 A，变压器原、副线圈传输的功率为P＝I总U2＝3.0×20 W＝60 W，故D错误.
6.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶4.a、b两端接到交流电源上，R1、R2为阻值相同的定值电阻，下列说法正确的是
A.副线圈两端电压是电源电压的
B.流过R1的电流是流过R2电流的4倍
C.R1消耗的电功率是R2消耗电功率的
D.R1消耗的电功率是R2消耗电功率的16倍
√(共42张PPT)
4
第三章　交变电流
变压器(一)
学习目标
2
通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系.
1
了解变压器的构造及其工作原理.
重点
重难点
3
掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系.
4
了解几种特殊的变压器.
变压器的原理
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
随身听 3 V 机床上的照明灯 36 V
扫描仪 12 V 防身器 3000 V
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 1~2万伏
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏
我们国家民用统一供电均为220V，如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作呢？
如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上.小灯泡可能发光吗 说出你的道理；
如果把线圈与学生电源的直流输出端相连，小灯泡可能发光吗
当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光. 当左边线圈加上恒定电流时，恒定电流产生恒定磁场，右边线圈不产生感应电动势，故右边线圈无感应电流，小灯泡不发光.
副线圈
原线圈
U2
n1
n2
示意图
U1
铁芯
n1
n2
电路符号
1.变压器的构造
如图，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.
互感现象是变压器工作的基础.电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场.由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化.变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流.
2.变压器的原理
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压.线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系.
1.实验思路
两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干.原理如图：
2.实验器材
3.实验步骤
(1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数.
(2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中.
(3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值.
(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值.
在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的
匝数比：______
4.实验结论
5.注意事项
(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前要先断开开关，再进行操作.
(2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱.
(3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.
从上面实验中我们得出结论：在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数比。但数据没有严格遵从这样的规律。为什么呢？
这是因为变压器线圈通过电流时会发热；
铁芯在交变磁场的作用下也会发热；
此外，交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内。
(1)概念：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器.
(2)理想变压器特点：
①无铜损：原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热.
②无铁损：不计闭合铁芯中的涡流.
③无磁损：原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内.
6.理想变压器
理想化模型
1.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验过程中，用到了什么物理方法？
2.理想变压器原、副线圈感应电流的周期和频率一定相同吗
一定相同，变压器不能改变交变电流的频率。
控制变量法
1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是
A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等
C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
√
通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量变化，A错误；
因理想变压器无漏磁，故穿过原、副线圈的磁通量相等，B错误；
由互感现象知，C正确；
原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，电流不通过铁芯，故D错误.
2.(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中必需要用到的有哪两个？ ；(填字母代号)
BD
实验中不需要干电池和滑动变阻器，必须用到变压器和多用电表，故选B、D.
(2)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用下列哪种科学方法 ；(填字母代号)
A.类比法　　　B.等效替代法　　C.控制变量法
C
本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用控制变量法，故选C.
(3)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别.原因不可能为
A.原、副线圈上通过的电流发热 B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁 D.原线圈输入电压发生变化
√
原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会发生能量损耗，从而导致电压比与匝数比有差别，选项A、B不符合题意；
变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意；
原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意.
(4)组装变压器时，某同学没有将铁芯闭合，原线圈接12.0 V的学生交流电源，原、副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是 (填字母代号)
A.0 V B.1.5 V C.0.65 V D.96.0 V
C
若变压器的原线圈接12 V交流电压，原、副线圈的匝数比为8∶1，则副线圈电压应该为1.5 V，
考虑到变压器不是理想变压器，有磁通量损失等因素，则交流电压表示数应该小于1.5 V，故选C.
理想变压器的基本关系
原线圈感应电动势：
副线圈感应电动势：
n1
n2
U1
~
U2
~
R
交变电源
综合得：
无漏磁：
1.电动势关系
=
n2>n1，则U2>U1，这种变压器使电压升高，是升压变压器.
n2理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比： ＝___.
2.电压关系
3.功率关系
理想变压器无能量损失，所以输入功率等于输出功率.
P入= P出
_______
_______
你能推导出理想变压器原、副线圈中电流大小与它们的线圈匝数之间的关系吗？
理想变压器输入功率等于输出功率
即:
U1I1=U2I2
P入= P出
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
3.如图所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝22∶5，原线圈接在u1＝ sin 100πt (V)的交流电源上，电阻R＝25 Ω，A为理想电流表，则A的示数为
A.12.44 A B.8.80 A
C.2.00 A D.2.83 A
√
4.(多选)(2022·毕节市高二期末)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，原线圈的A、B端连接有效值为10 V的交流电压，通过原线圈的电流为4 A，下列说法正确的是
A.灯泡L两端的电压为10 V
B.通过灯泡L的电流为2 A
C.灯泡L消耗的功率为40 W
D.该变压器为降压变压器
√
√
灯泡L消耗的功率为P＝U2I2＝40 W，故C正确；
由于变压器输出端的匝数大于输入端的匝数，故该变压器为升压变压器，D错误.
1.变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值，这些关系不成立.
2.电流与匝数成反比只适用于有一个副线圈的情况，有多个副线圈时不成立.
总结提升
几种常见的变压器及应用
生活中的变压器
变电站的大型变压器
街头变压器
充电器中的变压器
1.自耦变压器
U1
U2
n1
n2
n2 >n1 U2>U1
升压变压器
n1
n2
U1
U2
n2 降压变压器
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
U2
U1
A
B
P
应用：可实现交变电压的连续调节、较大范围变压。
2.互感器
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
应用：测高电压
应用：测大电流
5.图示为一自耦变压器，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其作为原线圈，其两端a、b间输入电压为U1的交变电流.现通过滑动触头取该线圈c、d间部分作为副线圈，c、d间的输出电压为U2.则在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中
A.U2C.U2>U1, U2降低 D.U2>U1, U2升高
√
a、b间作为原线圈(匝数不变)，接电压为U1的交变电流，在滑动触头由M点移动到N点的过程中，相当于副线圈匝数变少，由变压器工作原理
知U26.电压互感器能将高电压变成低电压、电流互感器能将大电流变成小电流，用于测量或保护系统.如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为200 V，交流电流表的示数为2 A，则
A.a是交流电压表，b是交流电流表
B.T2的原、副线圈匝数比为1 000∶1
C.高压线路输送的电流为200 A
D.高压线路输送的电功率为2.2×104 kW
√
T1串联在电路中，因此a是交流电流表，T2并联在电路中，因此b是交流电压表，故A错误；
变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以T2原、副线圈匝数之比为220 000∶200＝1 100∶1，故B错误；
变压器原、副线圈电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为200 A，故C正确；
由C选项可知高压线路输送的电功率为P＝UI＝220 kV×200 A＝4.4×104 kW，故D错误.
1.电压互感器：用来把高电压变成低电压，副线圈比原线圈匝数少、电流大、导线粗。
2.电流互感器：用来把大电流变成小电流，副线圈比原线圈匝数多、电流小、导线细。
3.应用时电压互感器应并联在电路中，即接在零线和火线之间；
电流互感器是用于测电流的，应串联在电路中。
变压器（一）
变压器的原理
理想变压器的基本关系
变压器的结构
实验
电动势的关系
理想变压器
电功率的关系
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
电压的关系
电流的关系
几种常见的变压器及应用
变压器的原理
示意图 工作原理 应用
自耦变压器 只有一个线圈，可升压，也可降压.通过自耦变压，可以从零至最大值连续调节所需电压，与分压器比较相似 交变电压的连续调节、较大范围变压的实现
电压互感器 n1>n2，把高电压变为低电压，并联在待测电路中，用电压表测得低电压U2，再根据 算出被测高电压 实际测量高电压的一种方法
目标四 导学答案
电流互感器 n1

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