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

该高中物理课件聚焦变压器的结构、互感工作原理、电压与匝数关系及理想模型，通过生产生活中变压器升压、降压实例提问导入，衔接交变电流知识，以问题驱动构建从现象到原理的学习支架。 其亮点在于以科学探究引导实验分析，结合理想变压器模型建构与严谨推导（如法拉第电磁感应定律应用），渗透科学思维与物理观念（能量转化）。通过实例（如380V降压至36V计算）和讨论题，助学生深化理解，教师可高效开展原理教学与应用训练。

第三章 交变电流 授课人：万物之理 第三节 变压器 变压器（transformer）是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的（图 3.3-1）。一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈（primary coil），也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈（secondary coil），也叫次级线圈。 互感现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流。 铁芯的作用： 它通常由硅钢片叠压而成，能有效减少涡流和磁滞损耗，从而提高能量传输效率，确保变压器运行稳定且节能。 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，变压器由此得名。变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间有什么关系呢？ 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？ 线圈电流热效应 涡流、磁损耗 所有这些，使得变压器实际工作时有能量损耗。 但有些变压器的能量损耗很小，可以忽略。我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。 理想变压器也是一个理想化模型。 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 变压器在工作时，副线圈的电压是由原线圈接入的电压决定的。 电压：原线圈电压制约副线圈电压 输入= 输出= = = 原副线圈的交变电流频率是相同的 由法拉第电磁感应定律可知： ， 因此： 有效值 变压器的输出功率与输入功率之比，叫作变压器的效率。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超过95%。所以，在精度要求不太高的情况下可应用上式来计算。 例如理想变压器，能量传递效率为100%， 则从功率来看 ： 或 由于 可得 功率、电流：副线圈决定原线圈 （用户需求决定输入） 如果副线圈的电压比原线圈的电压低，这样的变压器叫作降压变压器，反之则叫升压变压器。实际应用中需要改变交流电压的情况是很多的。大型发电机发出的交流电压为几万伏，而远距离输电却需要几十万伏以上的电压。各种用电设备所需的电压也不相同。电灯、电饭锅、洗衣机等家用电器需要 220V的电压，机床上的照明灯需要36V或 24V的安全电压。手机的锂电池电 压一般为3.7V，而老式电视机显像管却需要10kV以上的高电压。由于有了变压器（图 3.3-3），交流的电压容易改变，所以交流得到了广泛的应用。 变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。 2.有些机床（图3.3-6）为了安全，照明电灯用的电压是36 V，这个电压是把380 V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1 440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220 V，则输出电压是多少？ 4.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？ 5.图3.3-7是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户 用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值 减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损耗 可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读 数如何变化？ 课堂总结 变压器 变压器的结构和工作原理 理想变压器 $