物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3 变压器 （共19张ppt）

(共19张PPT)
第三章 交变电流
3.3 变压器
【知识回顾】
1.交变电流的定义；
2.中性面和与中性面垂直位置的特点及各物理量瞬时值的表达式；
3.描述交变电流的物理量；
4.交变电流的图像；
5.交变电流
（1）“四值”的求法；
（2）电荷量的求法；
（3）热量的求法；
（4）写瞬时表达式；
【导入新课】
一、变压器的构造
电路图
①铁芯：绝缘硅钢片叠合而成；
②原线圈：与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈；
③副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈；
示意图
二、变压器的原理
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
注意：
1.变压器不改变交变电流的周期和频率；
2.变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用；
3.变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈是绝缘的。
关于理想变压器的工作原理，下列说法不正确的是（ ）
A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效
地传送电能
B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C.变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈没有电压输出
√
例1
二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 输入电压U1（V） 输出电压U2（V）
400 4.25
400 4.25
400 4.25
1.输入电压不变，原线圈的匝数不变。
200
800
1400
1.99
7.88
13.78
结论：U1与n1一定，U2与n2成正比
200 6.6
200 6.6
２.输入电压不变，副线圈的匝数不变。
100
400
12.9
3.1
结论：U1与n2一定，U2与n1成反比
结论：原副线圈电压与匝数关系式：
(2022·盐城第一中学高二检测)某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验.
(1)下列实验器材必须要用的有 (选填字母代号).
A.干电池组 B.学生电源 C.多用电表 D.直流电压表 E.滑动变阻器 P.条形磁体
G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
例2
BCG
(2)下列说法正确的是 (选填字母代号).
A.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
B.测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
C.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
AB
设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。
Φ1=Φ2
ΔΦ1=ΔΦ2
二、理论推导：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
理想变压器特点：没有发热损耗
三、理想变压器的基本关系
1.电压关系
(1)只有一个副线圈时，
当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器.
当n2(2)有多个副线圈时，
2.功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出.
3.电流关系
(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
如图所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝22∶5，原线圈接在u1＝ 的交流电源上，电阻R＝25 Ω，A为理想电流表，则A的示数为（ ）
A.12.44 A B.8.80 A
C.2.00 A D.2.83 A
例3
√
如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝ 的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是（ ）
A.电流表的示数为1 A
B.原线圈的输入功率为
C.电压表的示数为
D.副线圈输出交流电的周期为50 s
例4
√
四、变压器的动态分析
电压、电流、功率之间的因果关系
U1
U2
I2
I1
P1
U1由电源决定
U2由U1和匝数比决定
I2由U2和负载决定
I1由I2和匝数比决定
输入功率P1由输出功率P2决定P1＝P2
(2022·江苏泗阳县实验高级中学高二阶段练习)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，原、副线圈中通过的电流分别为I1、I2.若保持n1、n2、U1不变，将开关S由闭合变为断开，则
A.U2增大 B.I1增大
C.I2增大 D.变压器的输入功率减小
例5
√
(2022·江苏省天一高二期末)有一理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则
A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的
读数变大
B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数不变
C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
例6
√
五、几种常见的变压器
1.自耦变压器：
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
n1
n2
U1
U2
原副线圈共用一个线圈
2.互感器
电压互感器 并联 降压
V
A
电流互感器 串联 降流
I1n1＝I2n2
一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈.在a、b间接电压为U1的交变电流，其瞬时值表达式为u＝220sin 50πt(V)，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，下列说法正确的是
A.U1＝110 V
B.U2>U1
C.U2逐渐减小
D.c、d间输出交流电的频率为50 Hz
例7
√
如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为
A.2.2×103 W
B.2.2×10－2 W
C.2.2×108 W
D.2.2×104 W
例8
√
【课堂小结】