3.3变压器 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册(共31张PPT)

(共31张PPT)
变
压
器
第三节
一、认识变压器
一、认识变压器
一、认识变压器
供应电话机变压器电话机变压器
一、认识变压器
高频变压器
低频变压器
一、认识变压器
环形变压器
一、认识变压器
方形变压器
可拆变压器
一、认识变压器
1、变压器的构造：
5、变压器的示意图及符号
一、认识变压器
由闭合的铁芯和绕在铁芯上两个线圈组成。
3、原线圈：与交流电压连接的线圈
4、副线圈：与负载连接的线圈
变压器实物图
原线圈
副线圈
变压器示意图
变压器电学符号
2、闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合组成）
n1
n2
问题：铁芯与线圈互相是绝缘，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？
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
U2
U1
×
～
1、变压器是利用互感原理工作的
二、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
U2＝0
2、实验探究：变压器原、副线圈电压与匝数的关系
二、变压器的原理
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，看U2如何变？
物理量的测量：U2
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、变压器的原理
能否得出：
？
3、现实中的变压器能量损耗：
4、理想变压器：
我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。
理想变压器也是一个理想化模型。
本章涉及的习题不做特殊说明我们一般认为是理想变压器。
①铜损
②铁损
③漏损
线圈电阻发热
铁芯涡流现象发热
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、变压器的原理
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
1、理想推导：
n2 >n1 U2>U1——升压变压器
n2 2、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
三、理想变压器的基本规律
理想变压器：输出功率等于输入功率
U1I1=U2I2
3、电流关系
P1＝P2
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
若为多个副线圈,
n1I1=n2I2+n3I3+…
n1
n2
n3
U1
U2
U3
U1
U2
I2
I1
4、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
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
四、几种常见变压器
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
四、几种常见变压器
2、互感器
思考：原线圈与副线圈所使用导线的粗细一样吗？
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。
例1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1:n2=4:1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则副线圈中电流表A2的示数是(　　)
A．3mA
B．48mA
C．零
D．与R阻值有关
C
五、知识运用与实践：
类型一 对理想变压器基本关系的考查
例2．如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为n1:n2，副线圈接一个阻值为R的电阻，则下列说法正确的是（　　）
A．若ab之间接电压恒定的电源且电压为U，则R中的电流为
B．若ab之间接交流电源且电压为U，则原线圈中的电流为
C．若ab之间接交流电源且电压为U，增大n2，则副线圈的输出功率将增大
D．若ab之间接交流电源且电压为U，增大R，则原线圈输入功率将增大
C
五、知识运用与实践：
类型一 对理想变压器基本关系的考查
例3．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W，原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（　　）
A．
B．
C．原副线圈电流之比为1∶2
D．原线圈输入功率为22W
D
五、知识运用与实践：
类型一 对理想变压器基本关系的考查
例4．如图所示，理想变压器的原线圈接在 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．原线圈的输入功率为
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为
D．副线圈输出交流电的周期为50s
B
五、知识运用与实践：
类型一 对理想变压器基本关系的考查
例5.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为2200匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.2 kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为（　　）
A．440V和5.3A
B．440V和10A
C．240V和5.3A
D．240V和10A
B
五、知识运用与实践：
类型一 对理想变压器基本关系的考查
例6．如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A、B两端。已知变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数比为5:1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R=1Ω，其他各处电阻不计。下列说法正确的是（　　）
A．在t=0.1s和0.3s时，穿过线圈的磁通量最大
B．线圈转动的角速度为5πrad/s
C．电压表的示数为2.83V
D．电流表的示数为0.40A
BD
五、知识运用与实践：
类型一 对理想变压器基本关系的考查
例7. 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(　　)
五、知识运用与实践：
答案:D
例8、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？
五、知识运用与实践：
类型一 对理想变压器基本关系的考查
例1.在如图所示的电路中,用一变压器给负载供电,变压器输入端的电压不变,开始时开关S是断开的,现将开关S闭合,则图中所有交流电表的示数如何变化
三、理想变压器的基本规律
类型二 对理想变压器动态变化的考察
类型二 理想变压器的动态分析问题
例2 (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
五、知识运用与实践：
BCD
类型三 对两类互感器的考查
例1(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
五、知识运用与实践：
BCD