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

人教版 高中选择性必修第二册 3.3 变 压 器 新课导入 高压输电：U > 100 KV 家庭用电：U = 220 V 手机充电：U = 5 V 输电线输送的是大于100KV的高压，而家庭用电的电压是220V，如何将高压降为220V？在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同， 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？ 新课导入 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 变压器的结构是怎样的？它又是如何实现电压的改变的呢？ 变压器的构造 01 原线圈 副线圈 ①闭合铁芯：绝缘硅钢片叠合而成 ②原线圈： ③副线圈： 与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈 与负载相连的线圈，也叫次级线圈 变压器的示意图及电路符号 02 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 变压器的工作原理 03 副线圈 原线圈 U2 R n1 n2 这样的一个构造真的可以使得副线圈两端有电压吗？为什么？ 如果接入的是直流电，副线圈两端还会有电压吗？ 不会 变压器只能改变 的大小 交流电压 可以，电磁感应现象 变压器的工作原理 03 问题：变压器的工作原理是什么？ U1 U2　 ∽ n1 n2 ∽ 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 副线圈中的磁通量随之发生改变 副线圈 有 感应电流 变压器的基本原理是利用原线圈和副线圈之间的互感现象工作的 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? 变压器的变压规律 04 实验：变压器原、副线圈电压与匝数的关系： 实验结论：在误差允许范围内原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即： 注意事项： （1）要用低压交流电源，所用电压不要超过12V，即使这样，通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱。 （2）为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测。 （3） 连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，并经过确认。只有这时才能接通电源。 变压器的变压规律 04 变压器的变压规律 04 思考讨论：为什么数据没有严格遵从原、副线圈上的电压之比等于它们的匝数之比这样的规律呢？ 变压器工作时有能量损失。 ①铜损：变压器线圈通过电流时会发热； ②铁损： 铁芯在交变磁场的作用下会发热即：涡流现象发热； ③漏损：交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内即：漏磁损失能量。 理想变压器 05 理想变压器：（一个理想化的模型） (1)变压器铁芯内无漏磁； (2)原、副线圈不计电阻，即线圈不产生焦耳热． (3)因不计一切电磁能量损失，所以理想变压器的输出功率等于输入功率． 理想变压器的变压规律 06 设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。 由于 Φ1=Φ2 理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则： U1=E1 U2=E2 无漏磁 理论推导（理想变压器）： n2 > n1 U2 > U1 ── 升压变压器 n2 < n1 U2 < U1 ── 降压变压器 理想变压器的变流规律 07 变压器作用：改变交流的电压，不改变周期和频率。 理想变压器输入功率等于输出功率 即: U1I1=U2I2 P入= P出 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 理想变压器的规律总结 08 理想变压器的规律 → U1决定 U2 ①电压关系： → I2 决定 I1 → P出决定P入 ②功率关系： P入=P出 ③电流关系： 原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是： 若不考虑原副线圈的内阻有: 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得： 多匝线圈的理想变压器的电压与匝数的关系 n1 n2 n3 U1 U2 U3 多个副线圈理想变压器的规律 09 多个副线圈理想变压器的规律 09 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得： 把 和 代入上式得 多匝线圈的理想变压器的电流与匝数的关系 n1 n2 n3 U1 U2 U3 理想变压器的规律比较 10 几种常见的变压器 11 1.自耦变压器 U2 U1 A B P U1 U2 n1 n2 升压变压器 n1 n2 U1 U2 降压变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 几种常见的变压器 11 2.互感器 A 电流互感器 电压互感器 V 使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数 12 技巧总结 1．含有变压器动态电路问题的解题思路 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 ⑤确定原线圈电流I1 由P1=I1U1知，P1减小时I1也减小 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 理想变压器 ①无铜损 　②无铁损 ③无磁损 基 本 关 系 功率关系 原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出 电压关系 ①只有一个副线圈时：eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) ②有多个副线圈时：eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)＝… 电流关系 ①只有一个副线圈时：eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1) ②有多个副线圈时：由P入＝P出得n1I1＝n2I2＋n3I3＋… 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率) $