3.3 变压器 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第三章 第三节 变压器 高中物理选择性必修第二册 情景引入 生活中用电器的电压 充电电压5V 工作电压6V 工作电压220V 我们日常使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而我们国家民用统一供电电压是220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？ 情景引入 各种变压器 变压器原理 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。 示意图 电路图中符号 n1 n2 1.变压器结构： 变压器原理 原线圈接 交流电 原线圈中的磁场发生改变 在铁芯中产生变化的磁通量 副线圈产生感应电动势 副线圈的磁通量发生改变 副线圈有 感应电流 U2 R U1 n1 n2 互感现象 2.变压器工作原理： 变压器原理 在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样，所以，原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间有什么关系呢？ 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 变压器原理 变压器原理 从上面实验中我们发现，如果变压器原、副线圈的匝数之比不同，原、副线圈上的电压之比也不一样。那么，原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？数据没有严格遵从这样的规律。为什么呢？ 变压器原理 变压器线圈通过电流时会发热； 铁芯在交变磁场的作用下也会发热； 交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内。 3.误差来源： 但有些变压器的能量损失很小，可以忽略。我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。 能量有损失 4.理想变压器： 变压器线圈没有电阻； 铁芯不会发热； 不会出现漏磁。 理想化模型 变压器原理 5.对于理想变压器两端电压与匝数的关系推导： 铁芯无漏磁： 线圈没有电阻： 电压与匝数的关系 实验和理论分析都表明，理想变压器原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即: ①若 ，则 ，称为降压变压器； ②若 ，则 ，称为升压变压器； 思考与讨论： 电压与匝数的关系 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？ 电能 电能 磁场能 变化的电流 感应电流 电磁感应现象（互感） 变压器的应用 一、理想变压器的三个推论： 1.原副线圈的电压关系： 2.原线圈输入功率等于副线圈的输出功率关系： 3.原线圈中的电流与副线圈中的电流关系： 变压器的应用 二、理想变压器的三个决定关系： 1.原副线圈的电压决定关系： 2.原副线圈的功率决定关系： 3.原副线圈的电流决定关系： 变压器的应用 三、多个副线圈的电压、功率、电流关系： 1.电压决定关系： 2.功率决定关系： 3.电流决定关系： 变压器的应用 四、自耦变压器： 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 升压 变压器 降压 变压器 变压器的应用 五、互感器： 把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数 电压 互感器 电流 互感器 把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数 练习与应用 1.如图所示，理想变压器的原线圈接在 V的交流电源上，副线圈接有 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，交流电流表、交流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 V B.电流表的读数为2A C.副线圈的输出功率为220W D.副线圈输出的交变电流的频率为100Hz C 练习与应用 2．如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1000，两个副线圈的匝数分别为n2 =50和n3 =100，L1是“6V，2W”的小灯泡，L2是“12V，4W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为（      ） A． B． C． D． C 练习与应用 3.(多选)如图所示是一种调压变压器的原理图，线圈AB绕在一个圆形的铁芯上，A、B端加上 V的交流电压，通过移动滑动触头P来调节C、D端输出电压。当P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，现想将一个“38V 19W”的灯泡接到输出端C、D，下列操作可使灯泡正常发光的是( 　　) A.仅将P顺时针旋转到合适位置 B.仅将P逆时针旋转到合适位置 C.仅将灯泡并联一个阻值为144Ω的电阻 D.仅将灯泡串联一个阻值为144Ω的电阻 AD 练习与应用 4.(多选)如图所示，L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器(可视为理想变压器)，其中的线圈匝数关系为n1∶n2＝200∶1，n3∶n4＝1∶100，电流表和电压表均为理想交流电表。下列说法正确的是( 　　) A.甲是电流互感器，乙是电压互感器 B.甲是电压互感器，乙是电流互感器 C.若V表示数为30V，则输电线两端的电压 最大值为6000V D.若A表示数为5A，则通过输电线的电流 有效值为500A BD