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 节 3 变压器 高中物理 选择性必修二 第三章 1 问题 1、变压器原理 本节核心任务 2 现在许多汽车都具有无线充电动能，这是什么原理呢？ 课堂引入 我国居民用电为220v交流电，但生活中很多用电器所使用的电压并不是220v，要让这些用电器正常工作，就要用到变压器！ 那么变压器是如何改变电压的呢？ 课堂引入 1.构造： 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 2.变压器的示意图 铁芯 原线圈 副线圈 原线圈 铁芯 3.电路中的符号 n1 n2 n1 n2 无铁芯 有铁芯 一、变压器的原理—构造 思考:变压器原、副线圈并不相通，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？ 原线圈接交变电流 原线圈中产生变化的磁场 副线圈中的磁通量随之发生改变而产生感应电动势 在铁芯中 产生变化 的磁通量 U1 U2　 ∽ n1 n2 ∽ 互感现象 若给原线圈接恒定电压U1,副线圈电压U2=? 一、变压器的原理—构造 设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。 由于 Φ1=Φ2 理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则： U1=E1 U2=E2 理论推导 如何设计实验验证上述结论？ 二、电压与匝数的关系—理论推导 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 输入电压不变，原线圈的匝数不变。 原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 输入电压U1（V） 输出电压U2（V） 400 4.25 400 4.25 400 4.25 200 800 1400 1.99 7.88 13.78 实验数据没有严格遵从这样的规律，是为什么？ 在误差允许的范围内，原副线圈电压之比等于匝数之比。 二、电压与匝数的关系—实验验证 1.变压器的能量损耗 ①铜损 ②铁损 ③磁损 线圈电阻发热 涡流现象发热 漏磁损失能量 2.没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。 理想变压器特点： （1）无铜损：原、副线圈不计内阻，不产生热量。 （2）无铁损：忽略铁芯产生的热量。 （3）无磁损：变压器铁芯内无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。 P入＝P出 变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。 二、电压与匝数的关系—实验验证 1. 电压关系： ①升压变压器： ②降压变压器： 2. 功率关系： 即： 3. 电流关系： 变压器能将能量从原线圈传递到副线圈，能量的传递必然遵守能量守恒定律，故副线圈的输出功率不能大于原线圈的输入功率，对于理想变压器，两者相等。 原副线圈中的电流之比等于匝数的反比。 原副线圈中的电压之比等于匝数之比。 二、电压与匝数的关系—结论 多个副线圈情况下的电压、功率和电流关系 ①电压关系： ②功率关系： P入=P出 ③电流关系： I2 n2 U2 I1 n1 U1 I3 n3 U3 二、电压与匝数的关系—拓展 理想变压器的规律 03 【例1】（练习与应用2）有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是多少？ 二、电压与匝数的关系—例题 含有变压器动态电路问题的答题模型 (1)构建模型。 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增大时I2减小 ④确定副线圈功率P2 P2=I2U2知，I2减小时P2减小 ⑤确定输入功率P1 由P1=P2知，P2减小时P1也减小 ⑤确定原线圈电流I1 由P1=I1U1知，P1减小时I1也减小 三、变压器动态电路分析—方法 (2)模型突破： ①理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出而入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率。 ②负载变化的两种情况 (1)负载的数目发生变化，如某些用电器的开关断开或闭合。 (2)滑动变阻器的触片移动，电路中的电阻发生变化。 I2 n2 U2 I1 n1 U1 I3 n3 U3 三、变压器动态电路分析—方法 【例2】（练习与应用5）如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如