3.3.1 变压器 课件-2023-2024学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

第三章 交变电流 粤教版 选择性必修二 第三节 变压器 1 新课导入 家庭电路的电压为220伏 新课导入 用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压 手提电脑 19.5V 机床上的照明灯 36V 扫描仪 12V 防身器 3000V 手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 彩色电视机显像管 几万伏 家庭电路的电压是220V，如何使各种额定电压不同的用电器正常工作呢？ 变压器就是一种用于改变交流电压的设备。 Part 01 认识变压器 4 形形色色的变压器 城乡街头的变压器 各式变压器 可拆式变压器 变电站的大型变压器 一、变压器的构造 一、变压器的构造 铁芯 原线圈 副线圈 铁芯与线圈互相绝缘 电路图中符号 原线圈 副线圈 输入电压 输出电压 n1 n2 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？ 小灯泡为什么会发光？ 因为副线圈产生电压。 讨论与交流 副线圈的电压是怎么产生的？ 二、变压器的工作原理 问题：变压器原副线圈不相通，那么原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？ 原线圈加 交变电压 副线圈中磁通量发生变化 在铁芯中产生交变磁场 电磁感应 副线圈中产生感应电动势 原线圈产生交变电流 U1 U2 原理：互感现象（电磁感应） 二、变压器的工作原理 从能量角度分析(如何传递能量？) 原线圈：输入的电能 磁场能 副线圈： 磁场能 输出的电能 哪些地方有能量损耗呢？ 磁损： 漏磁损失能量 铁损： 涡流现象发热 铜损： 线圈电阻发热 主要 二、变压器的工作原理 磁感线经过铁芯构成磁回路，使整个磁路的磁场强度达到最大。 （由于磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率） 磁损： 漏磁损失能量 铁损： 涡流现象发热 铜损： 线圈电阻发热 能量损耗 主要 铁芯用彼此绝缘的多层硅钢片制成 闭合铁芯 三、理想变压器 不计能量损耗——理想变压器 变电站中的大型变压器 变压器的能量损耗很小，效率很高，特别是大型变压器效率可达95%以上，所以实际计算中常把损耗的能量忽略不计。 理想化模型！ 原线圈电能 副线圈电能 磁场能 理想变压器的能量转化： 不计能量损耗 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2) P入＝P出 Part 02 变压器原、副线圈电压 与匝数的关系 13 推导理想变压器原、副线圈电压之比与原、副线圈匝数的关系 理想变压器模型 讨论与交流 U2 R U1 n1 n2 由法拉第电磁感应定律，得： 不考虑原副线圈的电阻的理想变压器原、副线圈的电压： 一、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 变压器线圈两端电压与匝数的关系： 1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 （适用于理想变压器） 变压器作用：改变交流的电压， 不改变周期和频率 U1 U2 n1 n2 升压变压器 n1 n2 U1 U2 降压变压器 若给原线圈接交变电动势 e0 =Em sinωt U2 R B2 =Bmsinωt U1 n1 n2 e0 =Em sinωt B1 =Bmsinωt 变压器作用：改变交流的电压，不改变周期和频率 推导单个副线圈理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系 理想变压器模型 讨论与交流 U2 R U1 n1 n2 对于理想变压器，不考虑能量损耗，故输出功率P2与输入功率P1相等 P1=P2 即 I1 U1=I2 U2 又 可得 此公式只适用于一个副线圈的变压器 推导多个副线圈的理想变压器线圈电压、电流与匝数的关系 讨论与交流 n2 U2 I1 n1 U1 n3 U3 “一原多副”的理想变压器 任意两线圈两端电压之比等于匝数之比 由 P入 =P出 得 原线圈电能全部转化为两副线圈电能 I2 I3 注意：（1）理想变压器只传输能量，本身不是用电器。 （2）变压器只能改变交变电流，若初级线圈加直流电压，则次级线圈输出电压为0. 以上关系是有效值间的关系，对最大值也适用，但对某时刻的瞬时值其关系不成立。 小试牛刀 如图所示是一理想变压器示意图． 原线圈 n1=1100 匝，其中一副线圈 n2 =500 匝，两端接阻值 R = 250 Ω 的电阻；另一副线圈 n3 =150 匝，两端接有额定值为“30V 15W”的灯泡 L． 原线圈接入交变电压后，灯泡 L 恰能正常发光． 求电阻 R 的电功率和原线圈中的电流 小试牛刀 如图所示是一理想变压器示意图． 原线圈 n1=1100 匝，其中一副线圈 n2 =500 匝，两端接阻值 R = 250