3.3 变压器(第1课时) 课件 (共27张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

(共27张PPT)
世界上最大的水电站
长江三峡水电站全景
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
随身听 3V 机床上的照明灯 36V
扫描仪 12V 防身器 3000V
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 1~2万伏
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏
但我们国家民用统一供电均为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？
生活中需要各种电压
需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
变压器
变压器就是改变交流电压的设备
形形色色的变压器
城乡变压器
各式变压器
可拆式变压器
思考与讨论
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到电源的两端：
(1)恒定直流 (2)正弦交流
另一个线圈连到小灯泡上，小灯泡可能发光吗？
3.3变压器(1)
第三章 交变电流
1、示意图
(1)闭合铁芯
(绝缘硅钢片叠合而成)
(2)原线圈(初级线圈)
其匝数用n1表示
与交变电源相连
(3)副线圈(次级线圈)
其匝数用n2表示
与负载相连
(4)输入电压U1
输出电压U2
一、变压器的构造
原线圈
副线圈
铁芯
U1
U2
n1
n2
∽
2、符号
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？
n1
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
铁芯与线圈互相绝缘
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：
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
二、变压器的工作原理
——互感现象
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？
原线圈
副线圈
铁芯
U1
U2
n1
n2
∽
0
4.控制变量法
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。
理想变压器的特点：
三、理想变压器
实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%~99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。
（1）变压器铁芯内无漏磁（电能完全转化、磁损）
（2）原、副线圈不计内阻（线圈不发热、铜损）
(3) 铁芯不发热(由于有涡流而发热、铁损)
1.定义：我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。
(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
2、电压与匝数的关系
U2
R
U1
n1
n2
三、理想变压器
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：
U2
R
U1
n1
n2
新课讲授
3.升压变压器和降压变压器
(1)若n2 >n1
(2)若n2 升压变压器
则U2>U1
则U2 降压变压器
理想变压器原、副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比
U2
R
U1
n1
n2
(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
U2
R
U1
n1
n2
此公式只适用于一个副线圈的变压器
I1
I2
0
e
t
t1
t2
t3
t4
(3)理想变压器原、副线圈的频率关系
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。
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：
电能
磁场能
电能
利用互感现象
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
问题:有没有只用一组线圈来实现变压的变压器
四、常用变压器
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
钳式电流表
思考:高压电路中的高电压、大电流怎么安全测量
例1、如图所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压表的示数为220 V，电流表的示数为3 A，则输电线路中的电压和电流分别是(　　)
A．11000V,150A B．1100V,15A
C．4.4V,16.7A D．4.4V,0.06A
A
【解析】：由两个互感器的变压比和变流比可知输电线路中的电压为
U＝220×50 V＝11 000 V，电流为I＝3×50 A＝150 A，故A正确。
五、课堂练习
2、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的示数12mA,则电流表A2的示数为( )
A．3mA B．0
C．48mA D．与负载R的值有关
B
3、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V,60w”的灯泡供电时,灯泡正常发光.由此可知副线圈的匝数n2=_____，通过原线圈的电流 I1 =______。
180
3A
4、钳形电流表的外形和结构如图(a)所示。图(a)中电流表的读数为1.2A 。图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则( )
A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4A
B.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4A
C.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6A
D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流，图(b)的读数为3.6A
C
一、变压器的构造
1．示意图
2．符号
二、变压器的工作原理：
1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流
2、能量转化：电能→磁场能→电能
3、理想变压器：
三、理想变压器的变压、变流规律：
四、常用变压器
3.3 变压器 小结
P入＝P出