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

第三章 交变电流 3.变压器 教学目标 CONTENT 01 02 03 理解并推导变压器功率和电压关系 会通过实验探究变压器电压与匝数之间的关系 掌握变压器的构造及工作原理 2 新课引入 用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压 随身听 3V 机床上的照明灯 36V 扫描仪 12V 防身器 3000V 手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 1~2万伏 录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏 在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？ 变压器的原理 一 知能提升 2.示意图 3.电路图中符号 n1 n2 1.构造： （1）铁芯 （2）原线圈(初级线圈) （3）副线圈(次级线圈) 观察与思考： 变压器的工作原理 问题：小灯泡未与电源直接相连，为什么发光了呢？你认为变压器的工作原理是什么？ 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) 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? =0 ～ ～ ——互感现象 思考：原、副线圈电压与什么因素有关系？ 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 实验过程 探究原副线圈电压与匝数关系 实验结论 误差允许范围内 ～ ～ 1.理想变压器模型 ——没有能量损失的变压器 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97%～99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。 理想变压器也是一个理想化模型。 实际：铁芯、线圈发热、漏磁。（通常叫铁损、铜损、磁损） 电压与匝数的关系 二 知能提升 2.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。 3. n2 >n1 U2>U1——升压变压器 4.n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 n1 n2 U1 U2 n1 n2 U1 U2 变电站中的大型变压器 小家电中的变压器 高压线圈细，低压线圈粗 5. 原、副线圈不能对换，是因为导线粗细不同，电流越大，线圈导线越粗. 6. 变压器只变交流，不变直流，且原、副线圈的T、f、ω相同. 拓展学习： 理想变压器输入功率等于输出功率 即: U1I1=U2I2 P入= P出 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 I1 I2 n1 n2 U2 R 拓展学习： 输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 1.输入功率P1由输出功率P2决定； P1＝P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定； 4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R 5.I1由I2和匝数比决定； U1 I1 I2 n1 n2 U2 R 拓展学习： 自耦变压器 结构：如图所示，原、副线圈共用同一个线圈 规律： 电压互感器 a.构造：小型降压变压器，如图所示。 b.接法：原线圈并联在高压电路中，副 线圈接电压表；为了安全，外壳和副线圈应接地。 c.作用：将高电压变为低电压，通过测量 低电压，计算出高压电路的电压。 拓展学习： 电流互感器 a.构造：小型升压变压器，如图所示。 b.接法：原线圈串联在被测电路中，副线 圈接电流表，为了安全，外壳和副线圈应接地。 c.作用：将大电流变成小电流，通过测量小 电流，计算出被测电路中的大电流。 拓展学习： 例1：用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流图像如图所示，则(　　) A．变压器输入功率约为3.9 W B．输出电压的最大值是110 V C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2 D．负载电流的函数表达式＝0.05sin(100πt＋π/2)A 变压器原副线圈匝数比：n1:n2=U1:U2=2：1 负载电流表达式：i＝0.05sin(100πt)A 典例精析 解析：P入＝P出＝UI＝110 × ≈3.9 W 输出电压最大值是110 V 例2：如图所示，一输入电压为220 V、输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　) A