3.3 变压器-2021-2022学年高二物理备课优选课件（人教版2019选择性必修第二册）

3.3 变压器 生活中用电器的电压 在我们使用的各种用电器中,所需的电源电压各不相同,而我们国家民用统一供电电压是220V,那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢? 街头变压器 各式变压器 可拆式变压器 变电站的大型变压器 形形色色的变压器 3 3 一、变压器的结构 1.构造: (1)铁芯 (2)原线圈(初级线圈) (3)副线圈 (次级线圈) 2.示意图 3.电路图中符号 铁芯与线圈互相绝缘 n1 n2 思考与讨论 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。能量是如何转化的? 5 5 变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了: 电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2) 二、变压器的工作原理 思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2? ~ ~ ——互感现象 思考:原、副线圈电压与什么因素有关系? 三、变压器的变压规律 实验:探究变压器线圈两端电压与匝数的关系 猜想:交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数 方法:控制变量法 实验探究 实验结论: 误差允许范围内 ~ ~ 误差产生原因: 能量损耗 思考:实际的变压器在运行时,哪些地方有能量损耗呢? 理想变压器 如果在能量转化的过程中能量无损失 (1)原副线圈没有电阻 (2)无磁通量漏失 (3)铁芯不发热 思考:实验中为什么铁芯是闭合的?在变压器通过交变磁场传输电能的过程中,闭合铁芯起什么作用? 分析:若无铁芯或铁芯不闭合,原线圈中的磁通量只有一小部分贯穿副线圏,大部分漏失在外。有了闭合铁芯,由于铁芯被磁化,形成磁路,绝大部分磁通量集中在铁芯内部,贯穿副线圈,大大增强了变压器传输电能的作用。变压器中能量转换的过程是:电能→磁能→电能。铁芯起到了能量转换的作用。 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 理想变压器的变压规律 I1 U2 U1 n1 n2 I2 R ~ 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 实验和理论分析都表明:理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。 理想变压器输入功率等于输出功率 即: U1I1=U2I2 P入= P出 四、理想变压器的变流规律 理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比 此公式只适用于一个副线圈的变压器 → 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: 理想变压器的规律 五、几种常用变压器 1.自耦变压器 U2 U1 A B P U1 U2 n1 n2 升压变压器 n1 n2 U1 U2 降压变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 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 六、有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3,相应的电压分别为U1、U2和U3,相应的电流分别为I1、I2和I3,根据变压器的工作原理可得: n3 n2 n1 把 和 代入上式得 1.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2=4:1,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12mA,则副线圈中电流表A2的示数是( ) A.3mA B.48mA C.零 D.与R阻值有关 C 2.手机无线充电是比较新颖的充电方式.如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量.当充电基座上的送电线圈(原线圈)两端接上正弦式交变电压后,就会在邻近的受电线圈(副线圈)中产生感应电动势,最终实现为手机电池充电.则受电线圈(副线圈)中产生的感应电动势( ) A.恒定不变 B.周期性变化 C.大小不变、极性不断变化 D.极性不变、大小不断变化 B 3.如图所示为一理想变压器,原、副线圈的匝数之比为n1:n2,副线圈接一个阻值为R的电阻,则下列说法正确的是( ) A.若ab之间接电压恒定的电源且电压为U,则R中的电流为 B.若ab之间接交流电源且电压为U,则原线圈中的电流为 C.若ab之间接交流电源且电压为U,增大n2,则副线圈的输出功率将增大 D.若ab之间接交流电源且电压为U,增大R,则原线圈输入功率将增大 C 4.如图所示,一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2,副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W,原线圈电路中接有