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

第3节 变压器 高二物理（人教版2019） 人教版（2019） 选择性必修 第二册 第三章 交变电流 超级变压器运送记 生活中电器的电压 充电电压5V 工作电压220V 工作电压6V 工作电压12V 警棍电击时20KV 我国生活用电是220V电压，那么如何使电器设备获得各不相同的电压呢？ 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 琳琅满目的变压器 4 4 实物图 一、变压器结构与原理 ①铁芯：绝缘硅钢片叠合而成 ②原线圈： 与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈 ③副线圈： 与负载相连的线圈，也叫次级线圈 副线圈 铁芯 原线圈 副线圈 原线圈 铁芯 n2 n1 构 造 示意图 符 号 我们知道导线可以输送电能，变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在变压器中能量是如何转化的？ 生产生活中有各种变压器，有的把低压升为高压，有的把高压降为低压。变压器是如何改变电压的呢？ 问题 1.实验探究与分析 如果灯泡发光，变压器如何实现能量转化和变压的呢？ 演示：分别接入稳压直流、交流电源，观察灯泡的发光情况 7 7 视频：变压器原理 原线圈接交变电源 2.变压器的原理 原线圈中产生交变磁场 铁芯构成磁回路 副线圈产生 交变感应电动势 I1 I2 原线圈 副线圈 铁芯 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 能量 一个线圈电流的变化导致相邻线圈的磁通量发生变化，而在该相邻两个线圈中都产生感应电动势的现象，称为互感现象。 二、实验视频：变压器线圈端的电压与匝数关系 1.电压与匝数的关系 忽略能量损失造成的误差，在理想情况下， 变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。 U2 R U1 n1 n2 实验分析 理想模型 理想模型 理想变压器 理想变压器 ①铁芯内无漏磁（无磁损） ②原、副线圈无电阻发热（无铜损） ③铁芯中无涡流发热（无铁损） 没有能量损耗 ΔΦ1=ΔΦ2 (理想变压器) 无漏磁 E=U 无电阻 理论分析 设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。 由法拉第电磁感应定律得： U2 R U1 n1 n2 2.电压与匝数的关系 原线圈 E1= 副线圈 E2= (1)n2 >n1 U2>U1——升压变压器 (2)n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 新课讲授 3.升压变压器和降压变压器 (1)输入功率P1等于输出功率P2 即: U1I1=U2I2 P1= P2 三、理想变压器原、副线圈的功率和电流关系 (2)原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比 I2 U2 R U1 n1 n2 I1 注意：1、此只适用于有一个副线圈的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。 2、匝数多电流小可用细导线，匝数少电流大需用粗导线 → U1 U2 → I2 决定 I1 → P出决定P入 ②功率关系： P入=P出 四、理想变压器的三个关系式及决定关系 I2 U2 R U1 n1 n2 I1 决定 ①电压关系： ③电流关系： 如图 3-21 所示，某理想变压器原、副线圈的匝数比为2 : 1，副线圈上接一只“220 V 40 W”的灯泡。原线圈所接电源电压随时间的变化规律如图3-22 所示。若灯泡的灯丝电阻保持不变，灯泡的实际功率是多少？ 五、课堂练习 解答： 根据电源电压的变化规律，可知原线圈上电压的有效值 U = 220 V 根据变压器电压与线圈匝数的关系，可知副线圈上的电压有效值 =110 V 已知 U额 = 220 V P额=40 W 灯泡的电阻 =1210 Ω 所以，灯泡的实际功率 =10 W （多选） 在图 3-23 所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压 U1不变，闭合开关 S，下列说法正确的有( ) P向下滑动时，灯泡 L 变亮 P向下滑动时，变压器的输出电压 U2 不变 P向上滑动时，变压器的输入功率变小 P向上滑动时，变压器的输入功率变大 A B C D 对了！ 错了！ BD 五、课堂练习 点击选项作答 1.变压器原理： 2.理想变压器： ①铁芯内无漏磁（无磁损） ②原、副线圈无电阻发热（无铜损） ③铁芯中无涡流发热（无铁损） 3.理想变压器规律： ①功率关系： P入= P出 ②频率关系： f 1 = f 2 利用互感现象实现电能到磁场能到电能的转化和传递。 六、课堂小结 没有能量损耗 ③电压关系： ④电流关系： 课后作业 第2、3题 $$