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(共28张PPT)
3.3 变压器
人教版(2019年)高中物理选择性必修第二册
目录
变压器的原理
实验探究
电压和匝数的关系
01.
02.
03.
新课引入
我们使用的各种用电器所需的电压各不相同，但我国民用统一供电均为220V，如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作呢？
新课引入
变电站的大型变压器
街头变压器
充电器中的变压器
变压器的原理
01.
变压器的组成：闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈。
U2
原线圈
副线圈
铁芯
AC
U1
n1
n2
AC
变压器的原理
01.
n1
n2
U1
U2
1.原线圈：一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈 ，也叫初级线圈；其匝数用n1表示，两端的电压叫变压器的输入电压U1。
2.副线圈：另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。其匝数用n2表示，两端的电压叫变压器的输出电压U2。
电路图中符号
变压器的原理
01.
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
思考
：若给原线圈接直流电压U1
，能否得到副线圈电压U2
变压器的原理
01.
变压器的原理
01.
1.变压器不改变交变电流的周期和频率。
2.变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。
3.变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。
4.铁芯可使绝大部分（可近似认为全部）磁感线集中在铁芯上。
变压器的原理
01.
1.若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2=
2.原、副线圈电压与什么因素有关？
U2
R
U1
n1
n2
变压器的原理
01.
若给原线圈接交变电动势 e1 =Em sinωt，则副线圈电动势e2 多大？
U2
R
B1 =Bmsinωt
B2 =Bmsinωt
e1 =Em sinωt
n1
n2
由法拉第电磁感应定律，得：
我们能不能通过实验验证上述结论？
实验探究
02.
实验器材：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：
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验探究
02.
1.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.
实验探究
02.
U1/V 原线圈n1/匝 副线圈n2/匝 U2/V U1/U2 n1/n2
12 200 100 5.8
400 23.4
12 12 800 100 1.22
12 1400 0.84
2.068
0.513
9.83
14.28
2
0.5
8
14
实验探究
02.
实验探究
02.
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，即 。但数据没有严格遵从这样的规律。为什么呢？
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内。
实验探究
02.
概念：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器.
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.
电压与匝数的关系
03.
I1
I2
U2
n1
n2
R
U1
P入 = P出
U1 I1 = U2 I2
上式只适用于一个副线圈的变压器
电压与匝数的关系
03.
→ 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：
理想变压器的三个决定关系
电压与匝数的关系
03.
任意两线圈两端电压之比等于匝数之比
由 P入 =P出 得：I1U1= I2U2+ I3U3+ ……，即， I1n1=I2n2 + I3n3+ ……
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
电压与匝数的关系
03.
1.当n2 > n1时，U2 > U1，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器；
2.当n2U1
AC
U2
n1
n2
U2
AC
U1
n1
n2
升压变压器
降压变压器
电压与匝数的关系
03.
自耦变压器:自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
电压与匝数的关系
03.
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
配套习题
04.
【参考答案】B

配套习题
04.
【参考答案】AB
（多选）在探究变压器的线圈两端电压与匝数的关系时，某同学分别在可拆变压器的铁芯上绕制了两个线圈，制作了一个如图所示的降压变压器，线圈a连接到学生电源的交流输出端，线圈b与小灯泡相连接，两线圈的电阻均可忽略不计。闭合电源开关，发现小灯泡很亮，为了降低小灯泡的亮度，下列措施可行的是（　）
A．适当减少线圈b的匝数
B．将交流输出电压适当减小
C．将线圈a、b增加相同匝数
D．将线圈a改接在直流输出端
配套习题
04.
【参考答案】D

配套习题
04.
【参考答案】BC

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