3.3 变压器 课件 -2026-2027学年高二下学期物理粤教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦变压器的构造、工作原理及电压电流关系，通过生活中不同设备的电压需求导入，连接发电站到家庭的电压差异，搭建从实际问题到理论探究的学习支架。 其亮点在于通过实验探究（含数据表格与误差分析）培养科学探究能力，结合理论推导（电压电流关系公式）发展科学思维，以无线充电等实例渗透科学态度与责任。采用实验、讨论、例题结合的教学方法，学生能深化理解并联系实际，教师可直接利用丰富资源提升教学效果。

授课教师：物思理 粤教版高中物理选择性必修第二册课件 第三章 交变电流 第三节 变压器 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 第三节 变压器 1、认识变压器 2、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 4、电压、电流、功率之间的因果关系 3、理想变压器原、副线圈中的电流 5、变压器的频率关系 7、总结与练习 6、自耦变压器与互感器 目录 探究新知 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 2 新课引入 发电站的大型发电机输出电压一般在10kV左右，工厂里电动机的工作电压为380V，家庭电路电压为220V，家用电器里各部分器件的工作电压一般也不相同.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？ 充电电压5V 工作电压220V 工作电压6V 工作电压380V 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 变压器：是一种用于改变交流电压的设备 变电站大型变压器 城乡街头的变压器 实验室用的可拆变压器 一.认识变压器 手机充电头里的变压器 小型变压器 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 (1)闭合铁芯：由绝缘硅钢片叠合而成，起到聚磁作用; (2)原线圈：连接交流电源，也叫初级线圈； (3)副线圈：连接负载，也叫次级线圈。 铁芯 一.认识变压器 原线圈 副线圈 1.变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 n1 n2 铁芯 原线圈 副线圈 U1 U2 2.变压器的示意图 ①原线圈： ②副线圈： 其匝数用n1表示 其匝数用n2表示 R ,两端的电压叫变压器的输入电压U1 ,两端的电压叫变压器的输出电压U2 负载 n1 n2 变压器的符号 一.认识变压器 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 3.变压器工作原理 n1 n2 铁芯 U1 U2 原线圈接交变电流 原线圈中的磁场发生改变 副线圈中的磁通量发生改变 副线圈产生感应电动势 副线圈有感应电流 原线圈 副线圈 I1 电流的 磁效应 铁芯 传递 如果电 路闭合 I2 电场能 磁场能 电场能 磁场能 一.认识变压器 变压器是利用＿＿现象，对交变电流实现升压或降压的 互感 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 在如图所示的电路中，闭合开关S后，灯泡中是否有电流通过？为什么？ 闭合开关的瞬间，灯泡中有短暂电流通过。 闭合开关稳定后灯泡中没有电流通过，灯泡不发光。 一.认识变压器 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 变压器的能量损耗 ①铜损 ②铁损 ③磁损 线圈电阻发热 涡流现象发热 漏磁损失能量 理想变压器 磁通量全部集中在铁心内 P1＝P2 Φ1=Φ2 电能没有发热损耗 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1.理想变压器 三“无”变压器：无铜损，无铁损，无磁损。 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 2.实验探究：变压器原线圈接在学生电源上， 原线圈电压U1为学生电源输出电压， 副线圈电压U2通过交流电压表测得。 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 2.实验探究： 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 2.实验探究：变压器原线圈接在学生电源上， 原线圈电压U1为学生电源输出电压， 副线圈电压U2通过交流电压表测得。 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 n1 n2 U1 U2 n1/n2 U1/U2 误差 400 200 8 3.98 2 2.010 0.005 400 800 8 15.87 0.5 0.504 0.008 400 1600 8 31.72 0.25 0.252 0.008 100 200 8 15.72 0.5 0.508 0.017 400 200 8 3.98 2 2.010 0.005 实验结论：变压器原、副线圈上的电压之比＿＿＿＿线圈匝数之比。 等于 U2 的测量值总是偏小一点，能解释一下吗？ 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 U1 I1 U2 I2 R I1 U2 U1 n1 n2 I2 R ~ 3.理论分析——电压关系 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 理想变压器原、副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比 ①n2 >n1 U2>U1——升压变压器 ②n2 <n1 U2 <U1——降压变压器 若变压器有多个副线圈,其电压与匝数的关系依然成正比：即 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 3.理论分析——电压关系 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 （1）实验探究得到的数据为何不严格服从 式中原、副线圈电压与匝数的关系？造成误差的原因可能是什么？ （2）如果变压器副线圈产生的感应电动势为 ，那么 就是副线圈两端的电压 吗？为什么？ 1.实验探究得到的数据，不是严格服从 中原、副线圈两端电压与匝数的关系，存在一定误差。造成误差的主要原因是变压器不是理想变压器，铁芯存在一定的漏磁；变压器工作时会发热消耗能量。 2.如果变压器副线圈产生的感应电动势为E2，E2不是副线圈两端的电压U2，因为副线圈有内阻r2，E2=U2+I2r 二、变压器原、副线圈电压与匝数的关系 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 理想变压器：输出功率=输入功率 U1I1=U2I2 （次级只有一个线圈！） P1＝P2 P=UI 副线圈电流由负载决定，原线圈电流由副线圈电流决定 三.理想变压器原、副线圈中的电流 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 (1)当变压器只有一个副线圈工作时，有 U1I1＝U2I2， I1∶I2＝ n2∶n1 ； (2)当变压器有多个副线圈时， 由能量守恒关系，有 U1I1＝U2I2+ U3I3+ U4I4+ … 且 ， ， ， … 可得 n1I1＝n2I2+ n3I3+ n4I4+ … 当变压器有多个副线圈时，电流与匝数的反比关系不再成立! 【特别提醒】 三.理想变压器原、副线圈中的电流 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 【例题】无线充电技术已经逐渐应用于智能手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比 n1∶n2=5∶1，AB 端输入电流为i=0.28sin200πt (A)。 (1)请结合模型解释手机无线充电的基本原理； (2)求接收线圈输出电流的有效值。 解：(1) 手机无线充电器的原理类似于变压器，主要是利用了互感现象。 交变电流流过发射线圈产生变化的磁通量，这个变化的磁通量同时也穿过接收线圈，在接收线圈中产生感应电流，该感应电流经过一定的处理后转为直流电流再给手机充电。 三.理想变压器原、副线圈中的电流 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 解：(2)AB输入端的电流有效值 将充电器看成是理想变压器，原、副线圈电流的关系 可得接收线圈输出电流的有效值为 【例题】无线充电技术已经逐渐应用于智能手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比 n1∶n2 =5∶1，AB 端输入电流为i=0.28sin200πt (A)。 (1)请结合模型解释手机无线充电的基本原理； (2)求接收线圈输出电流的有效值。 三.理想变压器原、副线圈中的电流 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 U1 U2 I2 I1 ①U1由电源决定 ②U2由U1和匝数比决定： ③I2由U2和负载决定： ④I1由I2和匝数比决定： ⑤输入功率P1由输出功率P2 决定： P1＝P2 P1 四.电压、电流、功率之间的因果关系 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 电源 输入电压 和匝数比 决定输出电压 的大小 负载 输出功率 决定输入功率 的大小 输出电流 和匝数比 决定输入电流 的大小 四.电压、电流、功率之间的因果关系 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电。 变压器不会改变交变电流原线圈中的频率大小 五.变压器的频率关系 f1=f2 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 调压变压器 六.自耦变压器与互感器 1.自耦变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 2.互感器 六.自耦变压器与互感器 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 一、结构 二、工作原理： 1、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生的互感现象 2、能量转化：电能→磁场能→电能 3、理想变压器： P入＝P出 三、理想变压器的变压规律 ： 四、理想变压器的变流规律： 2．电路图中符号： n1 n2 n1 n2 无铁芯 有铁芯 1．示意图： f1=f2 五、理想变压器的频率关系： 课堂总结 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 练习 1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 C 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 2、一个理想变压器，正常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中可能不相等的是(　　) A.交流的频率 B.电流的有效值 C.电功率 D.磁通量的变化率 B 练习 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 3.钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用 的仪表之一，其内部结构如图所示，工作部分主要 由一只电流表和电流互感器组成。电流互感器铁芯 制成钳形活动开口，用手柄来控制开合，则( ) A.与电流表相连的线圈匝数越多，电流表读数越大 B.钳形电流表测电流时相当于升压变压器 C.如果通电导线在钳形口多绕几圈，则电流表读数会变小 D.测量电流时，需要断开电路将此钳形电流表串接在电路中 B 练习 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 4.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=3∶11 B 练习 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 5.有些机床为了安全，照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380 V的电圧降圧后得到的。如果変圧器的原线圏是1440匝，副线圈是多少匝？在某次实际工作时输入电压只有220V，则输出电压是多少？ 解：U1=380V、U2=36V、n1=1440 （1）由 ，可求的n2=136 （2）若U1=220V ，由 ，可求的U2=20.8V 练习 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 6.如图所示，理想变压器原线圈 I 接到 220V的交流电源上，副线圈 II 的匝数为30，与一标有“12 V ，12 W”的灯泡连接，灯泡正常发光，副线圈 III 的输出电压为 110 V，电流为 0.4 A。求： (1)副线圈III的匝数； (2)原线圈I的匝数以及通过原线圈的电流。 解:(1)根据已知，有 U2=12V，n2=30，U3=110V 由 ,得 (2)因U1=220V，根据 得 由P1= P2+P3=P2+I3U3= 56W， 得 练习 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 See you later! 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 物思理 分类 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中 串联在待测电路中 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流 利用的关系式 eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1) $