【高中物理】变压器(第1课时) 课件 学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

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1、用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 但我们国家民用统一供电均为但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是那么如何使这些额定电压不是220V的电器的电器设备正常工作的呢？设备正常工作的呢？生活中需要各种电压生活中需要各种电压需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同

2、电压的需要。变压器变压器变压器变压器就是就是改变改变交流交流电压电压的设备的设备城乡变压器城乡变压器各式变压器各式变压器可拆式变压器思考与讨论思考与讨论 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈合铁芯上，一个线圈连到电源连到电源的两端的两端：(1)恒定直流恒定直流 (2)正弦交流正弦交流 另一个线圈连到小灯泡上，小灯泡可能发另一个线圈连到小灯泡上，小灯泡可能发光吗？光吗？第三章第三章 交变电流交变电流1、示意图示意图(1)闭合铁芯闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈原线圈(初级线圈初级线圈)其匝数用其匝数用n1表示表示

3、 与交变电源相连与交变电源相连(3)副线圈副线圈(次级线圈次级线圈)其匝数用其匝数用n2表示表示 与负载相连与负载相连(4)输入电压输入电压U1 输出电压输出电压U2一、变压器的构造一、变压器的构造原原原原线线线线圈圈圈圈副副副副线线线线圈圈圈圈铁芯铁芯U1U2 n1n22、符号、符号问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器原副线圈不相通，那么在给原线变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈圈接交变电压接交变电压U1后，副线圈是否产生电后，副线圈是否产生电压压U2？n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 观察下面的

4、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：新课讲授U2 RU1n1n2二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理互感现象互感现象原线圈接 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 RU1n1n2互感现象1.若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2=?新课讲授思考与讨论：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

5、该采用什么样的方法进行探究？原原原原线线线线圈圈圈圈副副副副线线线线圈圈圈圈铁芯铁芯铁芯铁芯U1U2 n1n204.控制变量法新课讲授5.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(1)实验数据：新课讲授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U2n1/n2U1/U218004008V3.68V22.228001008V0.9V88.932001008V3.61V22.2414001008V0.5V1416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？实验数据没有严格遵从这样的规律，是为什么？(2)误差分析：误差产生原因：能量损耗变压器线圈通过电流时会发热；新课讲授铁芯

6、在交变磁场的作用下也会发热；交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯呢。理想变压理想变压器的特点：器的特点：三、理想变压器三、理想变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%99%，所以理论研究时我们把它当成，所以理论研究时我们把它当成100%（理（理想变压器）是没有问题的。想变压器）是没有问题的。（1 1）变压器铁芯内无漏磁（电能完）变压器铁芯内无漏磁（电能完全转化、磁损）全转化、磁损）（2 2）原、副线圈不计内阻（线圈不）原、副线圈不计内阻（线圈

7、不发热、铜损）发热、铜损）(3)(3)铁芯不发热铁芯不发热(由于有涡流而发热由于有涡流而发热、铁损铁损)1.定义：我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。(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。新课讲授2、电压与匝数的关系U2 RU1n1n2三、理想变压器三、理想变压器 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 RU1n1n2新课讲授3.升压变压器和降压变压器(1)若若n2 n1(2)若若n2 U1 则则U2 U1降压降压变压器变压器理想变压器原理想变压器原、副副线圈

8、的线圈的端电压端电压 跟它跟它们的们的匝数匝数成成正比正比U2 RU1n1n2(1)理想变压器输入功率等于输出功率:即:U1I1=U2I2P入入=P出出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U2 RU1n1n2此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器I1I2 0ett1t2t3t4(3)理想变压器原、副线圈的频率关系在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电。交流电。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

9、电路。在变压器中能量是如何转化的？新课讲授思考与讨论：电能磁场能电能利用互感现象1.1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器问题问题:有没有只用一组线圈来实现变压的变有没有只用一组线圈来实现变压的变压器压器?四、常用变压器四、常用变压器2.2.互感器互感器 A电电流流互互感感器器电电压压互互感感器器V 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路与电路并联并联，原线，原线圈匝数圈匝数多于多于副线圈副线圈匝数匝数 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路与电路串联串联，原线，原线圈匝数圈匝数少于少于副线圈副线圈匝数匝数钳式电流表钳式电流表思考

10、思考:高压电路中的高电压高压电路中的高电压、大电流怎么安全测量大电流怎么安全测量?例例1 1、如图所示，、如图所示，P P是电压互感器，是电压互感器，Q Q是电流互感器，如是电流互感器，如果两个互感器的变压比和变流比都是果两个互感器的变压比和变流比都是5050，电压表的示，电压表的示数为数为220 V220 V，电流表的示数为，电流表的示数为3 A3 A，则输电线路中的电，则输电线路中的电压和电流分别是压和电流分别是()A A11000V,150A 11000V,150A B B1100V,15A1100V,15AC C4.4V,16.7A 4.4V,16.7A D D4.4V,0.06A4.

11、4V,0.06AA A A A【解析】：【解析】：由两个互感器的变压比和变流比可知输电线路中的电压为由两个互感器的变压比和变流比可知输电线路中的电压为 U U22050 V22050 V11 000 V11 000 V，电流为，电流为I I350 A350 A150 A150 A，故，故A A正确。正确。五、课堂练习五、课堂练习 2、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时速直线运动切割磁感线时,图中电流表图中电流表A1的的示数示数12mA,则电流表则电流表A2的示数为的示数为(

12、)A3mA B0 C48mA D与负载与负载R的值有关的值有关B 3、一理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压，接在电压220V的交流电源的交流电源上，当它对上，当它对11只并联的只并联的“36V,60w”的灯泡供电时的灯泡供电时,灯泡正常发光灯泡正常发光.由此可由此可知副线圈的匝数知副线圈的匝数n2=_，通过原线，通过原线圈的电流圈的电流 I1=_。1803A 4、钳形电流表的外形和结构如图、钳形电流表的外形和结构如图(a)所示。所示。图图(a)中电流表的读数为中电流表的读数为1.2A。图。图(b)中用同一电中用同一电缆线绕了缆线绕了3匝，则匝，则()A.这

13、种电流表能测直流电流这种电流表能测直流电流,图图(b)的读数为的读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流这种电流表能测交流电流,图图(b)的读数为的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流这种电流表能测交流电流,图图(b)的读数为的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流，又能测交流电流，图图(b)的读数为的读数为3.6AC一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2符号符号二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理：1 1、互感互感现象：变压器只能改变现象：变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器：理想变压器：三、理想变压器的三、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：四、常用变压器四、常用变压器3.3 变压器变压器 小结小结P入入P出出