物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3变压器（共20张ppt）

(共20张PPT)
3.3 变压器
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
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 录音机 6V 9V
防身器 3000V 黑白电视机显像管 几万伏
彩色电视机显像管 十几万伏
我国居民用电均为220v交流电，是如何让这些用电器正常工作的呢？
查看输出和输入电压，发现了什么？
高频变压器
低频变压器
１.变压器的构造
由一个闭合的铁芯（由涂有绝缘漆的硅钢片叠全而成）和原线圈、副线圈（用绝缘导线绕制）组成的。
可拆变压器
观察变压器结构
1.构造
原线圈
副线圈
（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叫做原线圈，也叫初级线圈
（3）副线圈：与负载相连的线圈叫做副线圈，也叫次级线圈
n1
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
副线圈
原线圈
U2
R
n1
n2
闭合铁芯 ：绝缘硅钢片叠合而成
变压器的原理:
原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都相同，由于原、副线圈中有交变电流而发生了互感现象，使电能可以通过磁场从原线圈到达副线圈。
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
×
～
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)
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：
U1=E1
U2=E2
视频：变压器电压和匝数的关系
U1=220V n1=1600匝
n2/匝 U2/V U1/U2 n1/ n2
100
400
10
20
30
12.4
53.2
1.34
2.70
4.05
17.7
4.1
164
81
54.3
16
4
160
80
53.3
理想变压器与各物理量的关系
理想变压器
(1)变压器铁芯内无漏磁；
(2)原、副线圈不计电阻，即线圈不产生焦耳热．
(3)因不计一切电磁能量损失，所以理想变压器的输入功率等于输出功率．
电压关系升压变压器：U2>U1，须n2>n1.降压变压器：U2<U1，须n2<n1.U1U2=n1n2原副线圈中的功率关系
理想变压器无能量损耗，所以副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率。
如果负载中有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和。
即：P入=P出1+P出2+.....
变压器原、副线圈电流与匝数的关系
以上结论仅限于副线圈只有一个的情况，但无论有几个副线圈，对理想变压器，P入＝P出恒成立。
例：一理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝11∶5，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个R=10 Ω的电阻，则
(1)变压器的输出电压的峰值
(2)交流电压表的示数
(3)电阻R的热功率
(4)原线圈的电流
(5)变压器的输入功率
n1
n2
R
u
V
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
互感器
思考：原线圈与副线圈所使用导线的粗细一样吗？
一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是(　　)
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加