第3.3节 变压器-2023-2024学年高二物理同步培优课件（人教版2019选择性必修第二册）

高中物理选择性必修第二册 第三章：交变电流 第3节:变压器 第3节:变压器 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 变压器的构造 知道变压器的构造 变压器的构造：变压器是由闭合的铁芯和绕在铁芯上两个线圈组成。 原线圈：与交流电压连接的线圈 副线圈：与负载连接的线圈 变压器实物图 变压器示意图 变压器电学符号 变压器原副线圈不相通，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 副线圈 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 副线圈中的磁通量随之发生改变 副线圈 有 感应电流 U2 U1 × ～ 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 变压器的工作原理 变压器利用互感原理工作的 变压器的基本原理是利用原线圈和副线圈之间的互感现象工作的 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验探究 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 理想变压器 理想变压器是一个理想化的模型 现实中的变压器： 1．由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成能量损失 2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成能量损失 3．铁芯中有磁损耗，产生涡流造成能量损失 理想变压器： 我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器也是一个理想化模型。本章涉及的习题不做特殊说明我们一般认为是理想变压器。 理想变压器的能量转化： 变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量 理想变压器的输出功率等于输入功率 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 变压器原、副线圈电压与匝数的关系 理论推导（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 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 变压器原、副线圈电压与匝数的关系 核心公式 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。 1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 变压器原、副线圈电流与匝数的关系 理论推导 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 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 理想变压器的规律变压器 各量的制约关系 理想变压器的规律 → U1决定 U2 ①电压关系： → I2 决定 I1 → P出决定P入 ②功率关系： P入=P出 ③电流关系： 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 有多个副线圈的理想变压器的电压与匝数的关系 理论推导 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: 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： 多匝线圈的理想变压器的电压与匝数的关系 n1 n2 n3 U1 U2 U3 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感 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： 把 和 代入上式得 多匝线圈的理想变压器的电流与匝数的关系 n1 n2 n3 U1 U2 U3 有多个副线圈的理想变压器的电流与匝数的关系 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 高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力