3.3变压器 课件-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

变压器 问题与思考 在我们的日常生活中，高压电线上的电压可以高达100kv，家用的电路电压为220v，而手机充电电压则一般不能高于4.2v 如果要完成充电，需要？ 改变交流电压大小的设备！ 变压器 查看输出和输入电压，发现了什么？ 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 一、变压器的构造与原理 1、变压器的构造 副线圈 原线圈 U2 R n1 n2 示意图 U1 铁芯 2、变压器的示意图及电路符号 （1）原线圈：一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈 ，也叫初级线圈；其匝数用n1表示，两端的电压叫变压器的输入电压U1。 （2）副线圈：另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。其匝数用n2表示，两端的电压叫变压器的输出电压U2。 n1 n2 n1 n2 无铁芯 有铁芯 电路符号 问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 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？ U1 U2　 ∽ n1 n2 ∽ 3、变压器的工作原理 n1 n2 铁芯 U1 U2 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 原线圈 副线圈 I1 铁芯构成磁回路 I2 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 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： U1 U2 n1 n2 ∽ 原线圈 副线圈 铁芯 电能 磁场能 电能 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2) ∽ 例1、(对变压器原理的理解)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时,电流表A1的示数是12 mA,则副线圈中电流表A2的示数是(　　) A.3 mA B.48 mA C.0 D.与R阻值有关 答案:C 解析:当导线在平行导轨上匀速运动时,产生的电流是恒定的电流,不会使副线圈的磁通量变化,因而副线圈中无感应电流,选项C正确。 二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1、实验思路 观察可拆变压器零部件 两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。 变压器铁芯 线圈 变压器铁芯 线圈 螺丝 2、实验步骤 （1）保持原线圈两端的电压U1和原线圈匝数n1不变，改变副线圈匝数n2，研究n2与副线圈两端的电压U2的关系； （2）保持原线圈两端的电压U1和副线圈匝数n2不变，改变原线圈匝数n1，研究n1与副线圈两端的电压U2的关系； 控制变量法 3、实验注意事项： （1）为了保证人生安全，只能使用低压交流电源（人体安全电压不高于36V），通电时不要用手触摸裸露的导线，接线柱。 （2）为了保证多用电表安全，先用最大量程档试探，大致确定被测电压后再用适当的挡位测量。 4、实验结论：在误差允许范围内原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即： 变压器的各组线圈的电压U与匝数n之比都为一个常量，即： 以下是某个小组实验数据： 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 1 800 400 8V 3.68V 2 2.2 2 800 100 8V 0.9V 8 8.9 3 200 100 8V 3.61V 2 2.2 4 1400 100 8V 0.5V 14 16 从实验数据来看，原副线圈电压之比是否等于它们的匝数之比？ 实验数据没有严格遵从这样的规律，是为什么？ 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 5、误差分析 理想变压器 磁通量全部集中在铁心内 P1＝P2 Φ1=Φ2 电能没有发热损耗 三、理想变压器 （理想变压器是一种理想化模型） 设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。 Φ1=Φ2 理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则： U1=E1 U2=E2 ΔΦ1=ΔΦ2 四、理想变压器的规律 1、理想变压器的变压规律（单个副线圈） n1 U1 n2 U2 n3 U3 n4 U4 1、理想变压器的变压规律（多个副线圈） 理想变压器：输出功率等于输入功率 U1I1=U2I2 （次级只有一个线圈！） P1＝P2 P=UI 原副线圈中的电流之比等于线圈匝数的反比 2、理想变压器的变流规律（单个副线圈） 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 n2 U2 I1 n1 U1 I3 n3 U3 “一原多副”的理想变压器 则电流与匝数关系为 n1I1=n2I2+n3I3+… 2、理想变压器的变流规律（多个副线圈） 例2、(理想变压器