3.3变压器 课件-2022-2023学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

第三节 变压器 第三章 交变电流 【旧课回顾】 1.交流：强弱和方向都随时间做＿＿＿＿＿的电流称为交变电流，简称交流(＿＿)，如家庭电路中的电流。 2.直流：＿＿不随时间改变的电流称为直流电流，简称直流(＿＿)，如各种电池提供的电流。 周期性变化 AC 方向 DC 在生产和生活中，最常用的是交流电，但不同的设备电压却不同。 设备 电压 设备 电压 大型发电机 10kV 机床上的照明灯 36V 家庭电路 220V 手机充电器 5.0V 工厂的电动机 380V 防身器 3000V 在生活用电时，电压必须进行调整。调整电压要用什么设备呢？ 【应用实例】 生活中常见的变压器 一、认识变压器 1.构造： (1)闭合铁芯：由绝缘硅钢片叠合而成； (2)原线圈：连接＿＿＿＿，也叫初级线圈； (3)副线圈：连接＿＿，也叫次级线圈。 2.表示： 铁芯 原线圈 副线圈 交流电源 负载 一、认识变压器 3.原理： 原线圈 接入 交流电 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 产生 感应电流 变压器是利用＿＿现象，对交变电流实现升压或降压的。 交 流 电 互感 交 流 电 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1.实验探究：变压器原线圈接在学生电源上， 原线圈电压U1为学生电源输出电压， 副线圈电压U2通过交流电压表测得。 初步发现，变压器原、副线圈上的电压之比＿＿＿＿它们的匝数之比。 n1 n2 近似等于 2.理论推导： 根据法拉第电磁感应定律，得在原、副线圈中产生的电动势分别为 ， 所以有 忽略线圈中的电阻，有 U1 =e1 ， U2 =e2 由此可得 即变压器的输入电压与输出电压之比等于它们的原、副线圈匝数之比。 若n1﹤n2，则U1 ﹤U2，这种变压器为＿＿变压器； 若n1﹥n2，则U1 ﹥U2，这种变压器为＿＿变压器。 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 n1 n2 升压 降压 3.建立模型： 在上面的探究中，忽略了变压器的漏磁、原(副)线圈电阻和其他电磁能量损耗，这是对实际变压器的理想化，满足这些条件的变压器称为理想变压器。 理想变压器的条件： ①铁芯封闭性好，无漏磁现象，即无磁损； ②线圈绕组的电阻不计，线圈不发热，即无铜损； ③铁芯中的感应涡流不计，铁芯不发热，即无铁损。 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 n1 n2 三、理想变压器原、副线圈中的电流关系 1.理论推导： 由能量守恒关系有， 所以 P2= U2I2 P1= U1I1 I1 I2 对于理想变压器， P1= P2 而 n1 n2 = U1 U2 = n1 n2 即原、副线圈中的电流之比跟它们的线圈匝数成反比。 三、理想变压器原、副线圈中的电流关系 2.特别提醒： (1)当变压器只有一个副线圈工作时，有 U1I1＝U2I2， I1∶I2＝ n2∶n1 ； (2)当变压器有多个副线圈时， 由能量守恒关系，有 U1I1＝U2I2+ U3I3+ U4I4+ … 且 ， ， ， … 可得 n1I1＝n2I2+ n3I3+ n4I4+ … 【说明】当变压器有多个副线圈时，电流与匝数的反比关系不再成立。 例题 无线充电技术已经逐渐应用于智能手机手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比 n1∶n2＝ =5∶1，AB 端输入电流为i=0.28sin200πt (A)。 (1)请结合模型解释手机无线充电的基本原理； (2)求接收线圈输出电流的有效值。 解：(1) 手机无线充电器的原理类似于变压器，主要是利用了互感现象。 交变电流流过发射线圈产生变化的磁通量，这个变化的磁通量同时也穿过接收线圈，在接收线圈中产生感应电流，该感应电流经过一定的处理后转为直流电流再给手机充电。 例题 无线充电技术已经逐渐应用于智能手机手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比 n1∶n2＝ =5∶1，AB 端输入电流为i=0.