3. 变压器（教学课件）物理教科版选择性必修第二册

@HY 第三节 变压器 教科版（2019）高中物理选择性必修第二册 第三章 交流电 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 在生产和生活中，最常用是交流电，但不同的设备电压却不同。 设备 电压 设备 电压 大型发电机 10kV 机床上的照明灯 36V 家庭电路 220V 手机充电器 5.0V 工厂的电动机 380V 防身器 3000V 在生活用电时，电压必须进行调整。调整电压要用什么设备呢？ 变压器是一种用于改变交流电压的设备 变电站大型变压器 城乡街头的变压 实验室用可拆变压器 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 原线圈(初级线圈)：其匝数用n1表示, 与外界交变电源相连，将电能转化成磁场能，产生交变的磁场。 副线圈(次级线圈)：其匝数用n2表示，与负载用电器相连,将磁场能转化成电能输出。 闭合铁芯：绝缘硅钢片叠合而成，形成闭合磁路，减少磁场能损失。 变压器的原、副线圈并未直接相连 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 原线圈内通直流电，副线圈内 感应电流，若原线圈内通交流电，副线圈内 感应电流. 无 有 电路图中变压器符号： 副线圈 产生感 应电动势 原线圈接交流电 原线圈 产生变化 的磁场 副线圈 的磁通量发生变化 磁场顺着铁芯穿过副线圈 n1 n2 变压器原线圈接在学生电源上， 原线圈电压U1为学生电源输出电压， 副线圈电压U2通过交流电压表测得。 初步发现，变压器原、副线圈上的电压之比＿＿＿＿它们的匝数之比。 近似等于 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 实验探究 根据法拉第电磁感应定律，得在原、副线圈中产生的电动势分别为 ， 所以有 忽略线圈中的电阻，有 U1 =e1 ， U2 =e2 由此可得 当 时， 变压器使电压升高，变压器为升压变压器 当 时， 变压器使电压降低，变压器为降压变压器 理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器。 理论探究 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 理想变压器忽略能量损失，故 P1=P2 即 I1 U1=I2 U2 又 可得 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 【特别提醒】 (1)当变压器只有一个副线圈工作时，有 U1I1＝U2I2， I1∶I2＝ n2∶n1 ； (2)当变压器有多个副线圈时， 由能量守恒关系，有 U1I1＝U2I2+ U3I3+ U4I4+ … 且 ， ， ， … 可得 n1I1＝n2I2+ n3I3+ n4I4+ … 【说明】当变压器有多个副线圈时，电流与匝数的反比关系不再成立。 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 电压互感器：是一种降压变压器，它的初级并联在高压交流线路上，次级则与交流电压表相连，它的原理及实物如图（a）所示。 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 电压互感器：主要作用是将大电流变成小电流，它是 一种升压变压器，外形如图（a）所示。 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 互感器也是一种变压器，它可以把不能直接测量的高电压，大电流变换成低电压、小电流后再测量 注意 连接方式的不同 新课引入 结构与原理 电压与匝数比 电流与匝数比 互感器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 1、关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 C 课堂练习 2、一个理想变压器，正常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中可能不相等的是(　　) A.交流的频率 B.电流的有效值 C.电功率 D.磁通量的变化率 B 课堂练习 B 课堂练习 4、如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1＝1 000匝，两个副线圈匝数分别为n2＝50匝和n3＝100匝，L1是“6 V　2 W”的灯泡，L2是“12 V　4 W”的灯泡，当原线圈接正弦交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为(　　) C 课堂练习 5、一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈，在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针转到N点的过程中(　　) A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高 C.U2<U1，U2降低 D.U2<U1，U2升高 C 6、(多选)如图所示，L1、L2是高输电线，图中两电表示分别是220V和10A，已知甲图中原、副线圈匝数比为 100:1，乙图中原、副线圈匝数比为 1:10， 则( ) A.甲图中的电表是电压表，输电电压为22000V B.甲图是电流互感器，输电电流是100A C.乙图中的电表是电压表，输电电压为22000V D.乙图是电流互感器，输电电流是100A AD 课堂练习 课堂练习 7、如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为(　　) C A.2.2×103 W B.2.2×10－2 W C.2.2×108 W D.2.2×104 W 电压互感器与电流互感器 8、如图所示，理想变压器原线圈 I 接到 220V的交流电源上，副线圈 II 的匝数为30，与一标有“12 V ，12 W”的灯泡连接，灯泡正常发光，副线圈 III 的输出电压为 110 V，电流为 0.4 A。求： (1)副线圈III的匝数； (2)原线圈I的匝数以及通过原线圈的电流。 解:(1)根据已知，有 U2=12V，n2=30，U3=110V 由 ,得 (2)因U1=220V，根据 得 由P1= P2+P3=P2+I3U3= 56W， 得 课堂练习 3、 如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220eq \r(2)sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.电压表的读数为110eq \r(2) V B.电流表的读数为1 A C.原线圈的输入功率为220eq \r(2) W D.副线圈输出交流电的周期为50 s A.eq \f(1,50) A B.eq \f(1,30) A C.eq \f(1,20) A D.eq \f(1,10) A $$