3.3变压器 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第三章 交变电流 3.3 变压器 用电器 随身听 扫描仪 手机充电器 录音机 额定工作电压 3V 12V 4.2V 4.4V 5.3V 6V 9V 12V 用电器 机床上的照明灯 防身器 黑白电视机显像管 彩色电视机显像管 额定工作电压 36V 3000V 1~2万伏 3~4万伏 在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？ 生活中需要各种电压 需改变电压，以适应各种不同电压的需要。 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 活动一：观察可拆式变压器构造 变压器的结构 一、变压器的构造 2.示意图 3.电路图中符号 铁芯与线圈互相绝缘 n1 n2 1.构造： （1）铁芯 （2）原线圈(初级线圈) （3）副线圈(次级线圈) 问题：小灯泡未与电源直接相连，为什么发光了呢？你认为变压器的工作原理是什么？ 变压器的原理 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2) 二、变压器的工作原理 思考：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2? =0 ～ ～ ——互感现象 学生活动二：探究原副线圈电压与匝数关系 实验结论 误差允许范围内 ～ ～ 思考： 1、实际的变压器在运行时，哪些地方有能量损耗呢？ 铜损 铁损 磁损 2、为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？ 演示：将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化。 动脑学物理 分析：若无铁芯或铁芯不闭合，原线圈中的磁通量只有一部分贯穿副线圏，大部分漏失在外。有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁通量集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用。变压器中能量转换的过程是：电能→磁能→电能。铁芯起到了能量转换的作用。 无铜损 无铁损 特点 理想变压器模型 ——没有能量损失的变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%～99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。 理想变压器是一个理想化模型。 无磁损 1、n2 >n1 2、n2 <n1 实验和理论分析都表明：理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。 U2>U1——升压变压器 U2 <U1——降压变压器 1、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( ) A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝 C 课堂练习 理想变压器输入功率等于输出功率 即: U1I1=U2I2 P入= P出 四、理想变压器的变流规律 理想变压器原、副线圈的电流跟它们的匝数成反比 此公式只适用于一个副线圈的变压器 n3 n2 n1 思考：多个副线圈的变压器电流关系呢？ 2、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V,60w”的灯泡供电时,灯泡正常发光.由此可知副线圈的匝数n2=_____，通过原线圈的电流 I1 =______。 180 3A 课堂练习 变压器中的“等效电阻”模型 例、理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接有电压为220 V的正弦交流电源，如图4所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为k，则(　　) A.U＝66 V，k＝1/9 B.U＝22 V，k＝1/9 C.U＝66 V，k＝1/3 D.U＝22 V，k＝1/3 A 课堂练习 3、变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，哪个线圈应该使用较粗的导线？为什么？ 副线圈 思考： （1）是输入功率决定输出功率吗？ 输出功率决定输入功率 （2）是输入电压决定输出电压吗？ 输入电压决定输出电压 （3）是输入电流决定输出电流吗？ 输出电流决定输入电流 （4）原、副线圈中的交流电频率相等吗？ 相等 五、几种常用变压器 问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？ 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 1.自耦变压器 U2 U1 A B P n1 n2 U1 U2 降压变压器 U1 U2 n1 n2 升压变压器 2.互感器 A 电压互感器 V 使用时把原线圈与电路并联 使用时把原线圈与电路串联 电流互感器 一、变压器的构造 1．示意图 2．符号 二、变压器的工作原理： 1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能→磁场能→电能 3、理想变压器： 三、理想变压器的变压、变流规律： 3.3 变压器 小结 P入＝P出 1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为( ) A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R的值有关 B 巩固练习 变形：如果要使电流表A2有示数,棒要如何运动？ a b 2、汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油—空气混合物要靠火花塞点燃．但是汽车蓄电池的电压只有12V，不能在火花塞中产生火花，所以要使用图示的点火装置．这个装置的核心是一个变压器，它的初级线圈通过开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端．开关由机械进行自动控制．做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，次级线圈中感应出很高的电压，可达10000V以上，这样就能在火花塞中产生火花了．蓄电池提供的是直流，为什么在这里也能用变压器得到高电压？