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(共41张PPT)
3.3 变压器
高中物理选择性必修第二册课件
主讲老师：xxx
高中物理选择性必修第二册
变压器的原理
实验探究
电压与匝数的关系
总结提升
问题？
01.
高中物理选择性必修第二册
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，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？
生活中的变压器
02.
高中物理选择性必修第二册
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
第一部分
变压器的构造
01.
高中物理选择性必修第二册
变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
U2
原线圈
副线圈
铁芯
AC
U1
n1
n2
AC
变压器的构造
02.
高中物理选择性必修第二册
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
高中物理选择性必修第二册
变压器的工作原理
03.
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
变压器的工作原理
02.
高中物理选择性必修第二册
变压器依据电磁感应原理，在原线圈两端接交流电压，线圈中形成交变电流，产生变化的磁场。变化的磁场经闭合铁芯穿过原线圈的同时也穿过副线圈，形成一个闭合的磁路，变化的磁场使副线圈中产生感应电动势。
几点说明
05.
高中物理选择性必修第二册
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。
思考与讨论
06.
高中物理选择性必修第二册
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
变压器的变压规律
07.
高中物理选择性必修第二册
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？
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
第二部分
实验器材
01.
高中物理选择性必修第二册
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
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：
实验过程
02.
高中物理选择性必修第二册
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.
实验数据
03.
高中物理选择性必修第二册
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
周期和频率
02.
高中物理选择性必修第二册
实验结论
05.
高中物理选择性必修第二册
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？
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。
理想变压器
06.
高中物理选择性必修第二册
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
第三部分
一个副线圈的理想变压器
01.
高中物理选择性必修第二册
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
高中物理选择性必修第二册
一个副线圈的理想变压器
02.
→ 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
高中物理选择性必修第二册
多个副线圈的理想变压器
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
高中物理选择性必修第二册
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
升压变压器和降压变压器
04.
自耦变压器
05.
高中物理选择性必修第二册
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
互感器
06.
高中物理选择性必修第二册
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
变压器的应用
07.
高中物理选择性必修第二册
实际应用中需要改变交流电压的场合是很多的。大型发电机发出的交流，电压为几万伏，而远距离输电却需要几十万伏以上的电压。
各种用电设备所需的电压也不相同。电灯、电饭锅、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V或24 V的安全电压。由于有了变压器，交流的电压容易改变，所以交流得到了广泛的应用。
无线充电技术
08.
高中物理选择性必修第二册
无线充电技术通过分别安装在充电基座和接收能量的装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如果移动电话中有无线充电装置，那么把移动电话直接放在充电基座上就可以充电。
总结提升
第四部分
课堂小结
高中物理选择性必修第二册
变压器
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。
变压器的规律
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。
变压器的原理
U2
R
U1
n1
n2
理想变压器特点：1.无铜损2.无铁损3.无磁损
P入= P出
U2
U1
A
B
P
例题1
例题精选
01.
【参考答案】B
高中物理选择性必修第二册
某同学用可拆变压器探究“原副线圈的电压比与匝数比的关系”。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化的图像如图所示，在时间内该同学先断开开关，其后进行的操作可能是（ ）
A．减小了交流电源的频率
B．拧紧了松动的铁芯Q
C．把铁芯Q取下来了
D．增加了原线圈的匝数
解析
例题解析
02.
高中物理选择性必修第一册
【解析】A．由图像可知频率没有变化，故A错误；
B．拧紧了松动的铁芯会减少电能的损失，使得增大，故B正确；
CD．把铁芯Q取下来了，增加了原线圈的匝数，都会减少，故CD错误。
故选B。
例题2
例题精选
03.
【参考答案】AB
高中物理选择性必修第二册
（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
解析
例题解析
04.
高中物理选择性必修第一册
为了降低小灯泡的亮度，即减小变压器的副线圈的电压，设线圈的匝数为，电压为，线圈的匝数为，电压为，因为变压器的规律是
可得
A．减少线圈的匝数可行，选项A正确；
B．将交流输出电压U减小，小灯泡会变暗，选项B正确；
C．将线圈a、b增加相同匝数，小灯泡会更亮，选项C错误；
D．直流电不能在副线圈产生电流，选项D错误。故选AB。
例题3
例题精选
05.
【参考答案】D
高中物理选择性必修第二册
在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．滑片向下移动时，电流表示数增大
B．滑片向上移动时，电阻的电流增大
C．当时，电流表的示数为
D．当时，电源的输出功率为
解析
例题解析
06.
高中物理选择性必修第一册
A．滑片向下移动时，接入电路的阻值减小，故与并联的总电阻减小，根据等效电阻法，可知减小，故原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，电流表示数减小，故A错误；
B．滑片向上移动时，接入电路的阻值增大，故与并联的总电阻增大，根据等效电阻法，可知增大，原线圈中的电流减小，副线圈中的电流减小，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，电流表示数增大，故电阻的电流减小，故B错误；
解析
例题解析
07.
高中物理选择性必修第一册
CD．当时，，，故原线圈两端电压，副线圈两端电压，电流表的示数为，又原线圈中的电流为，故C错误，D正确。
故选D。
例题4
例题精选
08.
【参考答案】BC
高中物理选择性必修第二册
（多选）自耦变压器在高铁技术中被广泛应用，如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压，当滑动触头P处于如图所示的位置时，原线圈与副线圈的匝数比为3:1，闭合开关S1、S2时，两灯泡均正常发光。已知灯泡L2的电阻，定值电阻，若L1、L2的额定电压均为72V，则下列说法正确的是（　　）
A．灯泡 L1正常发光时的电流为3A
B．灯泡 L1正常发光时的功率为144W
C．仅将触头P沿逆时针方向转动少许，L1一定变亮
D．左端输入的正弦交流电压的有效值为216V
解析
例题解析
09.
高中物理选择性必修第一册
AB．副线圈的电流为
原线圈的电流为
灯泡 L1正常发光时的电流为
灯泡 L1正常发光时的功率为
A错误，B正确；
解析
例题解析
10.
高中物理选择性必修第一册
C．仅将触头P沿逆时针方向转动少许，副线圈的匝数增加，副线圈两端电压增大，副线圈的电流增大，原线圈的电流增大，L1一定变亮，C正确；
D．L2正常发光，副线圈两端电压是72V，则
左端输入的正弦交流电压的有效值为
D错误。故选BC。

THANKS
谢谢观看

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