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

人教版 高中选择性必修第二册 3.3 变 压 器 新课导入 高压输电：U > 100 KV 家庭用电：U = 220 V 手机充电：U = 5 V 输电线输送的是大于100KV的高压，而家庭用电的电压是220V，如何将高压降为220V？在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同， 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？ 新课导入 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 变压器的结构是怎样的？它又是如何实现电压的改变的呢？ 一、变压器的结构和工作原理 变压器的构造 01 1.尝试把以下元件组装成一个变压器 变压器的构造 01 原线圈 副线圈 ①铁芯：绝缘硅钢片叠合而成 ②原线圈： ③副线圈： 与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈 与负载相连的线圈，也叫次级线圈 变压器的示意图及电路符号 02 副线圈 原线圈 U2 R n1 n2 示意图 U1 铁芯 n1 n2 n1 n2 无铁芯 有铁芯 电路符号 变压器的工作原理 03 副线圈 原线圈 U2 R n1 n2 这样的一个构造真的可以使得副线圈两端有电压吗？为什么？ 实验1：在原线圈的两端接相同电压的交流电与直流电，观察副线圈两端的小灯泡的亮度变化和电压大小。 变压器的工作原理 03 问题：变压器的工作原理是什么？ U1 U2　 ∽ n1 n2 ∽ 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？ ------互感现象 原线圈接交变电流 原线圈中产生交变磁场 副线圈产生感应电动势 铁芯构成磁回路 若给原线圈接恒定电压U1,副线圈电压U2=? 变压器的变压规律 04 U2 =？ e1 =Em sinωt n1 n2 实验2：观察变压器原副线圈的电压关系： 变压器的变压规律 04 实验次数 原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1 副线圈电压U2 n1/n2 U1/U2 1 2 3 4 5 从实验数据来看，原副线圈电压之比和它们的匝数之比有什么关系？ 实验数据记录： 变压器的变压规律 04 U2 R B1 =Bmcosωt B2 =Bmscoswt 铁芯可使绝大部分（可近似认为全部）磁感线集中在铁芯上，即： e1 =Em sinωt 由法拉第电磁感应定律，得： n1 n2 若给原线圈接交变电动势 e1 =Em sinωt，则副线圈电动势e2 多大？ 变压器的变压规律 04 不考虑原副线圈的电阻的原、副线圈的电压： 变压器作用：改变交流的电压，不改变周期和频率。 n2 > n1 U2 > U1 ── 升压变压器 n2 < n1 U2 < U1 ── 降压变压器 变压器的变压规律 04 误差分析： 误差产生原因：能量损耗 ①变压器线圈通过电流时会发热； ②铁芯在交变磁场的作用下也会发热； ③交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯呢。 变压器的电压规律 04 副线圈 原线圈 U2 L n1 n2 观察小灯泡在不同匝数下的亮度，并解释 实验3：在原线圈的两端接相同电压的交流电，观察不同匝数副线圈两端小灯泡的亮度变化情况 我们把没有能量损失的变压器叫做理想变压器，那么这样的变压器有什么规律？ 二、理想变压器 一个副线圈的理想变压器 01 理想变压器 2.电压制约：U2 ：U1 =n2 ：n1 U1决定U2 I1 I2 U2 n1 n2 R U1 1.功率制约：P1=P2 P2决定P1 3.电流制约：I1 :I2 =n2 ：n1 l2决定l1 多副线圈的理想变压器 02 为什么？ 由 P入 =P出 得 原线圈电能全部转化为两副线圈电能 I2 n2 U2 I1 n1 U1 I3 n3 U3 “一原多副”的理想变压器 理想变压器的规律 03 三、理想变压器的动态分析 01 典例精析 P70.【典例】(任务2)(多选)一理想变压器如图所示,K为单刀双掷开关,P为滑动变阻器的滑片,U1为加在原线圈两端的交变电压,I1为原线圈中的电流,则(　　)。 A.保持U1及P的位置不变,K由a扳向b时,I1将增大 B.保持U1及P的位置不变,K由b扳向a时,R消耗的电功率减小 C.保持U1不变,K接在a处,使P上滑,I1将增大 D.保持P的位置不变,K接在a处,若U1增大,I1将增大 01 技巧总结 1．含有变压器动态电路问题的解题思路 ①确定原线圈电压U1 原线圈电压U1为定值 ②确定副线圈电压U2 由 知，若n1、n2为定值，U2也为定值 ③确定副线圈电流I2 由 知，R