【物理 】变压器课件-2023-2024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、第节3变压器变压器高中物理 选择性必修二第三章问题1、变压器原理本节核心任务 现在许多汽车都具有无线充电动能，这是什么原理呢？课堂引入我国居民用电为220v交流电，但生活中很多用电器所使用的电压并不是220v，要让这些用电器正常工作，就要用到变压器！那么变压器是如何改变电压的呢？课堂引入1.构造构造：铁芯：铁芯：绝缘硅钢片叠合而成绝缘硅钢片叠合而成原线圈：原线圈：与与交交流流电源电源相连的线圈，也叫相连的线圈，也叫初级线圈初级线圈副线圈：副线圈：与与负载负载相连的线圈，也相连的线圈，也叫次级线圈叫次级线圈副线圈副线圈2.2.变压器的示意图变压器的示意图铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈原线圈原线

2、圈铁芯铁芯3.3.电路中的符号电路中的符号n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯一、变压器的原理构造 思考:变压器原、副线圈并不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？原线圈接交变电流原线圈中产生变化的磁场副线圈中的磁通量随之发生改变而产生感应电动势在铁芯中产生变化的磁通量 U1U2 n1n2 互感现象若给原线圈接恒定电压U1,副线圈电压U2=?一、变压器的原理构造设穿过原线圈磁通量为1，穿过副线圈磁通量为2。由于1=2理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则：U1=E1U2=E2理论推导如何设计实验验证上述结论？二、电压与匝数的关系理论推导探究变压器原、副线圈电压与匝

3、数的关系探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系输入电压输入电压不变，原线圈不变，原线圈的匝数的匝数不变。不变。原线原线圈匝圈匝数数n n1 1副线副线圈匝圈匝数数n n2 2输入输入电压电压U U1 1（V V）输出输出电压电压U U2 2（V V）4004004.254.254004004.254.254004004.254.25200200800800140014001.991.997.887.8813.7813.78实验数据没有严格遵从这样的规律，是为什么？在误差允许的范围内，原副线圈电压之比等于匝数之比。二、电压与匝数的关系实验验证1.1.变压器的变压器的能量损耗能量损耗铜损铜损铁损铁损

4、磁磁损损线圈线圈电阻电阻发热发热涡流涡流现象发热现象发热漏磁漏磁损失能量损失能量2.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、副线圈不计内阻，不产生热量。（2）无铁损：忽略铁芯产生的热量。（3）无磁损：变压器铁芯内无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。P入入P出出变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。二、电压与匝数的关系实验验证1.电压关系：升压变压器：降压变压器：2.功率关系：即：3.电流关系：变压器能将能量从原线圈传递到副线圈，能量的传递必然遵守能量守恒定律，故副线圈的输出功率不能大于原线圈的输入功率，对于理想变压器，两者相等。原副线圈中的电

5、流之比等于匝数的反比。原副线圈中的电压之比等于匝数之比。二、电压与匝数的关系结论多个副线圈情况下的电压、功率和电流关系电压关系：功率关系：P入=P出电流关系：I2n2U2 I1n1U1I3n3U3 二、电压与匝数的关系拓展理想变压器的规律0 03 3【例1】（练习与应用2）有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是多少？二、电压与匝数的关系例题含有变压器动态电路问题的答题模型(1)构建模型。确定原线圈电压U1原线圈电压U1为定值确定副线圈电压U2由 知，若

6、n1、n2为定值，U2也为定值确定副线圈电流I2由 知，R增大时I2减小确定副线圈功率P2P2=I2U2知，I2减小时P2减小确定输入功率P1由P1=P2知，P2减小时P1也减小确定原线圈电流I1由P1=I1U1知，P1减小时I1也减小三、变压器动态电路分析方法(2)模型突破：理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率。负载变化的两种情况(1)负载的数目发生变化，如某些用电器的开关断开或闭合。(2)滑动变阻器的触片移动，电路中的电阻发生变化。I2n2U2 I1n1U1I3n3U3 三、变压器动态电路分析方法【例2】（练习与应

7、用5）如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，有关图中各表的读数变化判断正确的是（）AA2读数变小BA1读数变大CV1读数变大DV3读数不变B三、变压器动态电路分析例题答案：B三、变压器动态电路分析例题如图所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电

8、压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。U2U1ABP自耦变压器U1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器四、变压器的应用自耦变压器交流电压表的有一定的量度范围，不能直接并联到高压电测量其电压值。那么如何用交流电压表间接地测量出高压电的电压值？V地线火线n2n1U1U2电压互感器四、变压器的应用电压互感器交流电流表的有一定的量度范围，不能直接串联到在大电流电路中的电流值。那么如何用交流电流表间接地测量出大电流电路中的电流值？电流互感器地线火线An2n1I2I1钳形电流表是一种电流互感器四、变压器的应用电流互感器无线充电原理变压器变压器的结构和工作原理理想变压

9、器的动态分析理想变压器三类特殊变压器一个副线圈多个副线圈课堂总结1.(对变压器原理的理解)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1n2=41,当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时,电流表A1的示数是12 mA,则副线圈中电流表A2的示数是()A.3 mAB.48 mAC.0D.与R阻值有关答案:C解析:当导线在平行导轨上匀速运动时,产生的电流是恒定的电流,不会使副线圈的磁通量变化,因而副线圈中无感应电流,选项C正确。课后练习2.(理想变压器基本规律的应用)如图所示,将额定电压为60V的用电器,通过一理想变压器接在正弦式交流电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是()A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n1n2=311答案:B课后练习课后练习3.(理想变压器中的动态分析)(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是()A.P向下滑动时,灯L变亮B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大答案:BD课后练习课后练习