3.3 变压器 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理课件围绕变压器展开，涵盖结构组成、工作原理、电压与匝数关系、理想变压器规律及动态分析等核心知识点。通过“形形色色的变压器”实例导入，以“如何改变电压”为问题支架，衔接结构、互感原理到规律推导的学习脉络。 其亮点在于融合科学探究与模型建构，通过实验数据表格验证电压匝数关系，结合理想变压器模型分析功率、电流关系，联系互感器等实际应用。采用问题驱动与实验探究法，助力学生培养科学思维与探究能力，教师可依托系统内容高效开展教学。

首先设计实验。电路图。根据电路图连接实验器材。首先将原线圈与学生电源相连接。将副线圈与多用电表相连接。开启学生电源，将电压调至。8服。将万用表的交流电压单位调至20服，原线圈与学生电源相连，所以电压始终为8伏。此时接入电路的原线圈匝数为800匝，副线圈匝数为400匝，测得副线圈电压为3.68服，关闭电源，改变副线圈匝数。开启学生电源。此时接入。电路的原线圈匝数为800匝，副线圈匝数为一百匝，测得副线圈电压为0.90服。保持副线圈不变，改变原线圈的匝数。开启学生电源。此时接入电路。的原线圈匝数为200匝，副线圈匝数为一百匝，测得副线圈电压为3.61服。根据相同方法改变原线圈的匝数。此时接入电路的原线圈匝数为1400匝，副线圈匝数为一百匝，测得副线圈电压为0.50服。根据以上数据，我们整理成一个表格，并计算。出匝数N1和N2以及电压U1和U2的比值。根据数据我们可以看出，在误差范围。内原副线圈的电压之比大致等于原副线圈的匝数之比。由实验可知，在误差范围内原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比其U1比U2等于N1比N2。 这是一个教学用可拆变压器，我们将上面的固定卡头卸下。将上面的一条铁锌取下，再将两个线圈取下。可以看到它主要是由一个闭合的铁芯和两个线圈组成，线圈上的数字代表线圈的匝数。比如当接04接线柱的时候，代表接入电路的线圈的匝数为400匝。 §3.3 变压器 导入 街头变压器 各式变压器 可拆式变压器 变电站的大型变压器 形形色色的变压器 变压器是如何改变电压的呢？ 变压器的结构与原理 闭合铁芯 初级线圈（primary coil） 次级线圈（secondary coil） 原线圈 交流电源 副线圈 负载、用电器 绝缘硅钢片叠合而成 变压器的结构与原理 副线圈 原线圈 U2 R n1 n2 示意图 U1 铁芯 n1 n2 n1 n2 无铁芯 有铁芯 电路符号 变压器的结构与原理 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？ ——互感现象（变压器的工作基础） 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 铁芯构成磁回路 若给原线圈接恒定电压U1,副线圈电压U2=? U2 R n1 n2 U1 变压器的电压与匝数的关系 若给原线圈接交变电动势 e1 =Em sinωt，则副线圈电动势e2 多大？ U2 R B1 =Bmsinωt B2 =Bmsinωt 铁芯可使绝大部分（可近似认为全部）磁感线集中在铁芯上，即： e1 =Em sinωt 由法拉第电磁感应定律，得： n1 n2 变压器的电压与匝数的关系 不考虑原副线圈的电阻的原、副线圈的电压： 变压器作用：改变交流的电压，不改变周期和频率。 n2 > n1 U2 > U1 ── 升压变压器 n2 < n1 U2 < U1 ── 降压变压器 几种常用的变压器 1.自耦变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 降压变压器 升压变压器 几种常用的变压器 2.互感器 电压互感器 电流互感器 特点： （1）原线圈与电路并联； （2）n1 > n2 ，降压； （3）副线圈接地。 特点： （1）原线圈与电路串联； （2）n1 < n2 ,升压； （3）副线圈接地，且不能开路。 自我评价P72第1题 练习册P73-75 1.要使一电子设备正常工作，需向它提供 17 V 的交流电压。现有一电源变压器，输入电压为 220 V，初级线圈的匝数为 3100 匝，如果恰能提供此设备需要的电压，那么它的次级线圈是多少匝？ 变压器电压与匝数的关系： =​​ 已知：U1​=220 V，n1​=3100 匝，U2​=17 V 则次级线圈匝数： n2​=​​​=2​≈238 匝 练习册P75 D 变压器的电压与匝数的关系 不考虑原副线圈的电阻的原、副线圈的电压： 变压器作用：改变交流的电压，不改变周期和频率。 n2 > n1 U2 > U1 ── 升压变压器 n2 < n1 U2 < U1 ── 降压变压器 此式无论副线圈一端是空载还是负载，都适用。 如何设计实验验证上述结论？ 变压器的电压与匝数的关系 实验验证： 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 变压器的电压与匝数的关系 理想变压器 误差分析： 误差产生原因：能量损耗 ①变压器线圈通过电流时会发热； ②铁芯在交变磁场的作用下也会发热； ③交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯里 我们把没有能量损失的变压器叫做理想变压器，那么这样的变压器有什么规律？ 忽略一切 能量损耗 忽略漏磁 一个副线圈的理想变压器 理想变压器： 功率关系： P入 = P出 无能量损失 电压关系： 功率关系： 电流关系： P入 = P出 U1 I1 = U2 I2 I1 I2 U2 n1 n2 R U1 原副线圈的电流跟匝数成反比 多个副线圈的理想变压器 理想变压器： 功率关系： P入 = P出 无能量损失 电压关系： 功率关系： 电流关系： P入 = P出 理想变压器的规律 1.变压器对恒定电流不起作用； 2.变压器只能改变交流电的电压、电流; 3.变压器不能改变交流电的频率、功率; 4.U1、U2分别是原线圈和副线圈两端的电压. 特别说明： 练习 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 C 练习 2.(理想变压器基本规律的应用)如图所示,将额定电压为60 V 的用电器,通过一理想变压器接在正弦式交流电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A。以下判断正确的是(　 　) A.变压器输入功率为484 W B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3 BD 理想变压器的动态分析 家庭电路供电示意图 (1)用电器增加，分析各个电表和输入、输出功率变化 (2)减小副线圈匝数，分析各个电表和输入、输出功率变化 理想变压器的动态分析 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 ⑥确定原线圈电流I1 由P1=I1U1知，P1减小时I1也减小 (1)构建模型 理想变压器的动态分析 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。 解题思路: U1 U2 I2 I1 输入电压U1决定输出电压U2 负载决定 输出功率P出 决定输入功率 P入 输出电流 I2 决定输入电流 I1 P入 = P出 （U1 I1 = U2 I2） 练习 D 练习 (理想变压器中的动态分析)(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是(　　) A. P向下滑动时,灯L变亮 B. P向下滑动时,变压器的输出电压不变 C. P向上滑动时,变压器的输入电流变小 D. P向上滑动时,变压器的输出功率变大 BD 练习 4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1， 和 均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB端电压u1＝12 sin 100πt (V).下列说法正确的是 （ ） A. 电流频率为100 Hz B. 的读数为24 V C. 的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W D 小结 变压器 变压器的结构和工作原理 理想变压器的动态分析 理想变压器 几种常用变压器 一个副线圈 多个副线圈 I1 I2 U2 n1 n2 R U1 Lavf57.62.100 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf57.62.100 $