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§3 变压器
高二物理(人教版2019)
选择性必修 第二册
第三章 交变电流
生活中用电器的电压
在我们使用的各种用电器中,所需的电源电压各不相同,而我们国家民用统一供电电压是220V,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?
新课引入
充电电压5V
工作电压220V
工作电压6V
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
新课引入
一、变压器的原理
1.构造:
(1)铁芯
(2)原线圈(初级线圈)
(3)副线圈 (次级线圈)
新课讲授
2.示意图
3.电路图中符号
n1
n2
观察下面的实验,你是否可以猜出一下手机是否会被充电?如果可以,说出你认为合理的原因?
观察与思考:
新课讲授
受刚才实验的启发,你是否可以分析一下变压器实现变压的工作原理呢?
思考与讨论:
新课讲授
U2
R
U1
n1
n2
一、变压器的原理
4.工作原理:
新课讲授
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
副线圈的磁通量发生改变
副线圈有
感应电流
U2
R
U1
n1
n2
互感现象
1.若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2=
新课讲授
思考与讨论:
2.原、副线圈电压与什么因素有关系?我们是否可以大胆的猜测与交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数有关呢?
3.如果与上述因素有关,我们在实验是应该采用什么样的方法进行探究?
新课讲授
5.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
(1)实验数据:
新课讲授
实验次数 原线圈匝数n1 副线圈匝数n2 原线圈电压U1 副线圈电压U2 n1/n2 U1/U2
1 800 400 8V 3.68V 2 2.2
2 800 100 8V 0.9V 8 8.9
3 200 100 8V 3.61V 2 2.2
4 1400 100 8V 0.5V 14 16
①从实验数据来看,原副线圈电压之比是否等于它们的匝数之比?
②实验数据没有严格遵从这样的规律,是为什么?
(2)误差分析:
误差产生原因:能量损耗
①变压器线圈通过电流时会发热;
新课讲授
②铁芯在交变磁场的作用下也会发热;
③交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯呢。
(1)定义:我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。
①原副线圈没有电阻;
②无磁通量漏失;
③铁芯不发热;
④是理想化的物理模型。
新课讲授
3.理想变压器:
(2)特点:
1.实验分析:理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。
新课讲授
二、电压与匝数的关系
U2
R
U1
n1
n2
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 :
U1=E1
U2=E2
2.理论分析:
新课讲授
U2
R
U1
n1
n2
(1)n2 >n1 U2>U1——升压变压器
(2)n2 新课讲授
3.升压变压器和降压变压器
我们知道导线可以传输电能,变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接,却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在变压器中能量是如何转化的?
新课讲授
思考与讨论:
变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了:
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
(1)理想变压器输入功率等于输出功率:
即:
U1I1=U2I2
P入= P出
4.几个重要关系
(2)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
新课讲授
→ U1决定 U2
→ I2 决定 I1
①电压关系:
→ P出决定P入
②功率关系:
P入=P出
③电流关系:
(3)理想变压器的三个决定关系
新课讲授
4.几个重要关系
新课讲授
5.多个副线圈情况下的电压、功率和电流关系
①电压关系:
②功率关系:
P入=P出
③电流关系:
I2
n2
U2
I1
n1
U1
I3
n3
U3
6.几种常用变压器
(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
新课讲授
(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
新课讲授
A
课堂练习
课堂练习
D
课堂练习
课堂练习
C
课堂练习
课堂练习
BC
课堂练习
课堂练习