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3.3 变压器
第三章 交变电流
新人教版 选择性必修二
大型变压器
城乡变压器
可拆式变压器
1、变压器的构造
（1）示意图
U1
U2 ∽
n1
n2
∽
原线圈
副线圈
铁芯
（2）构造：
（1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合组成）
（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示
（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示
（4）输入电压：U1;
输出电压：U2。
一、变压器的原理
（3）电路图中符号
n1
n2
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否是相通？
变压器原副线圈间不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是如何产生的呢？
铁芯与线圈互相是绝缘
一、变压器的原理
U1
U2 ∽
n1
n2
∽
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
2、变压器的工作原理
一、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
(U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2
一、变压器的原理
2、变压器的工作原理
------互感现象
U2＝0
n1
n2
铁芯
U1
U2
原线圈
副线圈
I1
I2
变压器的能量损耗
①铜损
②铁损
③漏损
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
一、变压器的原理
3、理想变压器
实验思路：控制变量法，保持原线圈电压U1和匝数n1不变，改变副线圈的匝数n2。
物理量的测量：副线圈的输出电压U2。
二、探究变压器的原、副线圈电压与匝数的关系
二、探究变压器的原、副线圈电压与匝数的关系
U1/V n1/匝 n2/匝 U2/V
220 1600 100 12.4 17.7 16
220 1600 400 53.2 4.1 4
220 1600 10 1.34 164.2 160
220 1600 20 2.70 81.5 80
220 1600 30 4.05 54.3 53.3
数据分析：
发现 的数值和 数值总是相差那么一点，这是为什么呢？
二、探究变压器的原、副线圈电压与匝数的关系
实验结论：
在误差允许范围内
误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处的损耗
原线圈
副线圈
铁芯
U1
U2
n1
n2
∽
二、探究变压器的原、副线圈电压与匝数的关系
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：
三、理想变压器的基本规律
U1=E1
U2=E2
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
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器
2、n2 三、理想变压器的基本规律
1、电压关系
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
电压是有效值
理想变压器：输出功率等于输入功率
U1I1=U2I2
移项
2、电流关系
P1＝P2
P=UI
原副线圈中的电流之比等于线圈匝数的反比
三、理想变压器的基本规律
a、由 可知,对于只有一个副线圈的变压器:电流与匝数成反比。因此,变压器高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应用较粗的导线绕制。
b、若为多个副线圈,
则电流与匝数关系为 n1I1=n2I2+n3I3+…
三、理想变压器的基本规律
U1
U2
I2
I1
3、电压、电流、功率之间的因果关系
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
三、理想变压器的基本规律
科学漫步
无线充电技术
基本工作原理：在初级线圈输入一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。
1、一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1100 匝．接入电压U1＝220 V的电路中．
(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2，n3分别为多少？
(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
随堂练习
2、如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1，A、B为完全相同的灯泡,电源电压为U，不考虑灯泡电阻随外界因素的变化,则B灯两端电压为( )
D
答案:D
触类旁通：若将例题1中的A灯去掉,其他条件不变,这种情况下B灯两端的电压又为多少
理想变压器的动态分析问题
3、 (多选)如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。开始时，开关S断开。当S闭合时，以下说法正确的是( )
A.副线圈两端M、N的输出电压减小
B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C.通过灯泡L1的电流减小
D.原线圈中的电流增大
BCD
对两类互感器的考查
4、 (多选)下图的甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图,下列说法中正确的是( )
A.线圈匝数n1B.线圈匝数n1>n2,n3C.甲图中的电表是电压表,输出端不可以短路
D.乙图中的电表是电流表,输出端不可以断路
BCD
点拨:解答此类问题关键在于:①观察原线圈是并联在电路中还是串联在电路中,并联在电路中的是电压互感器,串联在电路中的是电流互感器。②分析原、副线圈的匝数关系。电压互感器把高电压变成低电压,所以原线圈比副线圈匝数多,而电流互感器将大电流变成小电流,所以原线圈比副线圈匝数少。
解析:题图甲中原线圈并联在电路中,应为电压互感器,为降压变压器,n1>n2,甲图中的电表为电压表;题图乙中原线圈串联在电路中,为电流互感器,是升压变压器,n3答案:BCD
