3.3 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

变压器 教学目标： 1.知道几种常见变压器的构造，理解变压器的工作原理； 2.探究理想变压器的原副线圈中电压和匝数的关系，电流与匝 数的关系； 3.了解变压器在生活中的应用； 4.体会理想化模型在物理学研究中的重要性。 重点、难点: 通过实验探究得到变压器原、副线圈电压和匝数的关系是本节课的重点；理想化理想变压器电压与匝数关系的分析推导，是本节的教学难点。 2 5V 3000V 2 万伏 60V 220V 生活中需要各种电压 变压器 3 几种常见的变压器 4 铁芯 原线圈 副线圈 1.构造 （1）闭合铁芯：绝缘硅钢片叠合而成 （2）原线圈(初级线圈)：与交流电源相连的线圈叫做原线圈也叫初级线圈 （3）副线圈(次级线圈)：与负载相连的线圈叫做副线圈也叫次级线圈 一、变压器结构 2.示意图 (1)原线圈(初级线圈) (2)副线圈(次级线圈) ~ 其匝数用n1表示 原线圈两端的电压叫变压器的 输入电压U1 其匝数用n2表示 副线圈两端的电压叫变压器的 输出电压U2 n1 n2 U1 U2 原线圈 副线圈 ~ 铁芯 6 3.符号 问题：变压器原副线圈不相通，那么给原线圈接交变电源，副线 圈链接一个小灯泡，通电后，小灯泡会发光吗，为什么？ n1 n2 n1 n2 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 的磁通量发生改变 副线圈 有 感应电流 二、变压器的工作原理 U2 U1 × ～ ——互感现象 变压器利用互感现象把什么能转化为什么能？ 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ~ 0 e t t1 t2 t3 t4 若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2 =0 ? 变压器的工作原理 转化 转化 电能 → 磁场能 → 电能 三、理想变压器 有，线圈有电阻、铁芯内产生涡流、铁芯导磁过程存在“漏磁”等 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ~ 2.变压器在忽略漏磁、线圈电阻、其它损耗的情况下，称为 理想变压器。 理想变压器特点： （1）变压器铁芯内无漏磁；（2）原、副 线圈不计内阻；（3）忽略铁芯产生的热量。 1.实际的变压器是否有能量损失？ 为什么？ 理想变压器没有能量损失，工作效率为100% 四、理想变压器规律 1.功率关系 理想变压器无能量损失，所以输入功率等于输出功率。 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ~ P入 P出 P入= P出 注： (3)对有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和 即：P入=P出1+P出2 (2)变压器的输入功率由输出功率决定。 (1)当副线圈为断路时，输出功率为零，原线圈输入功率也为零。 2.频率关系 在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电。 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ~ f 1 f 2 f 1 = f 2 变压器不能改变交变电流的频率 探究变压器线圈两端电压与匝数的关系 （1）猜想假设： （2）实验探究：（小组设计实验并探究） 原、副线圈的电压与什么因素有关系？ （3）数据记录及处理： 原线圈 副线圈 电压比 匝数比 电压U1 匝数n1 电压U2 匝数n2 U1/ U2 n1/n2 220 1600 100 16：1 220 1600 400 4：1 220 1600 10 160：1 220 1600 20 80：1 220 1600 30 53.3: 1 12.4 53.2V 1.34V 2.70V 4.05V 17.7 4.1 164.2 81.5 49.4 问题:1.电压比与匝数比不相等，总有点差距，你认为是 什么原因呀？你猜何种情况可能相等？ 2.实际的变压器在工作时，哪些地方有能量损耗呢？ （4）结果分析: （5）实验结论： 如果忽略能量损失，在误差允许范围内，应该有: (1)n2 >n1 U2>U1——升压变压器 (2)n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 结论：理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比 原副线圈的磁通量变化率相同，即 Φ1/ t = Φ2/ t 3.电压关系 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ~ 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 4.电流关系 I1