物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3变压器（共33张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3变压器（共33张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 98.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-17 23:09:24 | ||
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文档简介
(共33张PPT)
复习回顾：
什么是互感现象？
A
B
小灯泡不与电源直接相连，它能发光吗？能改变它的亮度吗？
实验导入：
小灯泡亮度发生变化，说明灯泡两端的电压发生了变化。
人教版高中物理选择性必修二第三章 交变电流
变
压
器
3.3
一、变压器结构及原理
1.变压器的结构
原线圈
副线圈
（3）铁芯：
（1）原线圈：与交流电源相连的线圈叫做原线圈也叫初级线圈
（2）副线圈：与负载相连的线圈叫做副线圈也叫次级线圈
0 2 8 14
0 1 4
线圈上的数字代表线圈的匝数
绝缘硅钢片叠合而成
2.变压器连接方式示意图
电路图符号：
（3）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）
（1）原线圈(初级线圈):
（2）副线圈(次级线圈):
（4）输入电压：原线圈两端的电压叫变压器的输入电压U1；
输出电压：副线圈两端的电压叫变压器的输出电压U2 。
其匝数用n1表示
其匝数用n2表示
实验：线圈中闭合铁芯的作用
如图，将变压器两线圈上下叠放，插入铁芯，原线圈接交流电，副线圈接一额定电压为3V灯泡，________。将铁芯逐渐抽出，灯逐渐____。接近全部抽出时，_______。再将铁芯插回，_________。
闭合铁芯可以将更多的磁感线限制在其内，形成一个闭合的磁路。尽量减小磁场能的散失。
灯又变亮
变压器为什么能变压 它的原理是什么？
灯泡发光
变暗
灯熄灭
—— 聚磁
3.变压器的工作原理
3.变压器的工作原理
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
×
～
——互感现象
B原
B原
思考：若原线圈改接一恒定电流，副线圈接一个小灯泡，通电后，
小灯泡还会发光吗，为什么？
不发光，U2 =0
将原线圈接交流电源，小灯泡会发光。
2、实验：
变压器原副线圈不相通
1、猜想、理论分析：
？
5.注意：
（1）变压器不改变交变电流的周期和频率。
（2）变压器只对变化的电流起作用，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，两个线圈间是绝缘的。
4.变压器的作用：
只能改变交变电流的电压
变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。
思考：导线可以输送电能，变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接
连接，电能是怎样从原线圈的电路输送到副线圈的电路？变压器
工作时能量是如何转化？
变压器就是把电能转化成磁场能再转化成电能的装置。
1.前面实验中小灯泡亮度发生变化，即变压器副线圈的输出电压___________。
新课讲授
思考与讨论：
2.副线圈输出电压与什么因素有关系？
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？
4.控制变量法
原线圈
副线圈
铁芯
U1
U2
n1
n2
∽
可以改变
输入电压、原线圈匝数、副线圈匝数有关
1.实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
2.实验原理
电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。
实验：探究变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系
二、变压器的规律
3.实验器材
可变匝数的变压器(铁芯)、多用电表、220V交流电源、导线若干。
4.实验步骤
1）要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测
电压的大致范围，则应选择交流电的最大量程进行测量。
2）把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。
3）保持n1和n2不变，改变输入电压，记录U1与U2的大小。
4）保持U1和n1不变，改变副线圈匝数，记录n2与U2的大小。
5）保持U1和n2不变，改变原线圈匝数，记录n1与U2的大小。
实验次数
1 800 400
2 800 100
3 200 100
4 200 100
数据表格：
新课讲授
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
交流电压档
交流档位接线孔
交流电源接线端
活动：学生实验
5.注意事项
①要事先推测副线圈两端电压的可能值。
②通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱,为了保证人身安全，使用
低压交流电不能超过12V。
③为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测
试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。
实验次数
1 800 400
2 800 200
3 200 100
4 200 100
6. 数据整理与分析
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？
实验次数
1 800 400 8 3.68
2 800 100 8 0.90
3 200 100 8 3.61
4 1400 100 8 0.50
5 200 100 4
2
8
2
14
2.2
8.9
2.2
16
≈
≈
≈
≈
6. 数据整理与分析
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？
1.原、副线圈有电阻，通过电流时会发热
2.铁芯中在交变磁场的作用下产生涡流而发热
3.交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内。
现实中的变压器：
思考：误差产生原因
实际变压器能量在传输和转化的过程中有损耗
三、变压器能量损耗的原因
误差分析
（铜损）
（铁损）
（漏磁）
减小能量损耗的方法：
变压器的输出功率与输入功率之比，叫做变压器的效率。
变电站的大型变压器
大型变压器满负荷工作时效率可达95％
1.原、副线圈有电阻
2.铁芯中产生涡流
3.交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内。
现实中的变压器：
理想化模型：
简化——忽略能量的损耗
三、变压器能量损耗的原因
我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。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。
实验误差允许范围内
实验结论：
实验和理论分析都表明，理想变压器原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比. 即
如果n1>n2，则U2降压变压器
如果n1U1
升压变压器
理想变压器规律
理论推导：
摄像机
笔记本电脑
不同的用电器对电压有不同的需求，而我们生活用电电压为220v交流电。它是如何满足各个用电器的需求的呢？
手机充电电压是5v
电源适配器：可以将100-240v的输入电压转变为20v输出电压
电源适配器
电源适配器
城乡变压器
高压输电中的变压器
小型变压器
生活中的变压器
城乡变压器
各式变压器
电能 电能
课堂小结
一、变压器的构造和原理
构造：
原理：
作用：
二、理想变压器的电压与匝数的关系
1、判断下列说法是否正确。
①变压器工作的基础是互感现象。 （ ）
②由于变压器存在能量损失，所以副线圈通过的磁通量和
频率都和原线圈相同。 （ ）
③变压器对恒定电流也能变压。 （ ）
课堂练习
√
×
×
2.如图所示，理想变压器的原线圈接在输出电压为100V的交流电源上，副线圈接有n只标有“20V，4W”的相同灯泡，且灯泡均正常发光，求变压器原、副线圈的匝数比是多少？n=5时通过熔断器的电流大小？
解：根据理想变压器公式：
得:n1:n2=5:1
课堂小结
1.变压器原理：
3.理想变压器特点：
利用互感现象实现电能到磁场能到电能的转化和传递。
①变压器铁芯内无漏磁
②原、副线圈不计内阻
③忽略铁芯产生的热量
二、理想变压器规律
①功率关系：
P入= P出
②频率关系：
f 1 = f 2
③电压关系：
④电流关系：
三、几种常见变压器
一、变压器的构造
2、能量转化：电能→磁场能→电能
复习回顾：
什么是互感现象？
A
B
小灯泡不与电源直接相连，它能发光吗？能改变它的亮度吗？
实验导入：
小灯泡亮度发生变化，说明灯泡两端的电压发生了变化。
人教版高中物理选择性必修二第三章 交变电流
变
压
器
3.3
一、变压器结构及原理
1.变压器的结构
原线圈
副线圈
（3）铁芯：
（1）原线圈：与交流电源相连的线圈叫做原线圈也叫初级线圈
（2）副线圈：与负载相连的线圈叫做副线圈也叫次级线圈
0 2 8 14
0 1 4
线圈上的数字代表线圈的匝数
绝缘硅钢片叠合而成
2.变压器连接方式示意图
电路图符号：
（3）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）
（1）原线圈(初级线圈):
（2）副线圈(次级线圈):
（4）输入电压：原线圈两端的电压叫变压器的输入电压U1；
输出电压：副线圈两端的电压叫变压器的输出电压U2 。
其匝数用n1表示
其匝数用n2表示
实验：线圈中闭合铁芯的作用
如图，将变压器两线圈上下叠放，插入铁芯，原线圈接交流电，副线圈接一额定电压为3V灯泡，________。将铁芯逐渐抽出，灯逐渐____。接近全部抽出时，_______。再将铁芯插回，_________。
闭合铁芯可以将更多的磁感线限制在其内，形成一个闭合的磁路。尽量减小磁场能的散失。
灯又变亮
变压器为什么能变压 它的原理是什么？
灯泡发光
变暗
灯熄灭
—— 聚磁
3.变压器的工作原理
3.变压器的工作原理
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
×
～
——互感现象
B原
B原
思考：若原线圈改接一恒定电流，副线圈接一个小灯泡，通电后，
小灯泡还会发光吗，为什么？
不发光，U2 =0
将原线圈接交流电源，小灯泡会发光。
2、实验：
变压器原副线圈不相通
1、猜想、理论分析：
？
5.注意：
（1）变压器不改变交变电流的周期和频率。
（2）变压器只对变化的电流起作用，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，两个线圈间是绝缘的。
4.变压器的作用：
只能改变交变电流的电压
变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。
思考：导线可以输送电能，变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接
连接，电能是怎样从原线圈的电路输送到副线圈的电路？变压器
工作时能量是如何转化？
变压器就是把电能转化成磁场能再转化成电能的装置。
1.前面实验中小灯泡亮度发生变化，即变压器副线圈的输出电压___________。
新课讲授
思考与讨论：
2.副线圈输出电压与什么因素有关系？
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？
4.控制变量法
原线圈
副线圈
铁芯
U1
U2
n1
n2
∽
可以改变
输入电压、原线圈匝数、副线圈匝数有关
1.实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
2.实验原理
电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。
实验：探究变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系
二、变压器的规律
3.实验器材
可变匝数的变压器(铁芯)、多用电表、220V交流电源、导线若干。
4.实验步骤
1）要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测
电压的大致范围，则应选择交流电的最大量程进行测量。
2）把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。
3）保持n1和n2不变，改变输入电压，记录U1与U2的大小。
4）保持U1和n1不变，改变副线圈匝数，记录n2与U2的大小。
5）保持U1和n2不变，改变原线圈匝数，记录n1与U2的大小。
实验次数
1 800 400
2 800 100
3 200 100
4 200 100
数据表格：
新课讲授
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
交流电压档
交流档位接线孔
交流电源接线端
活动：学生实验
5.注意事项
①要事先推测副线圈两端电压的可能值。
②通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱,为了保证人身安全，使用
低压交流电不能超过12V。
③为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测
试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。
实验次数
1 800 400
2 800 200
3 200 100
4 200 100
6. 数据整理与分析
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？
实验次数
1 800 400 8 3.68
2 800 100 8 0.90
3 200 100 8 3.61
4 1400 100 8 0.50
5 200 100 4
2
8
2
14
2.2
8.9
2.2
16
≈
≈
≈
≈
6. 数据整理与分析
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？
1.原、副线圈有电阻，通过电流时会发热
2.铁芯中在交变磁场的作用下产生涡流而发热
3.交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内。
现实中的变压器：
思考：误差产生原因
实际变压器能量在传输和转化的过程中有损耗
三、变压器能量损耗的原因
误差分析
（铜损）
（铁损）
（漏磁）
减小能量损耗的方法：
变压器的输出功率与输入功率之比，叫做变压器的效率。
变电站的大型变压器
大型变压器满负荷工作时效率可达95％
1.原、副线圈有电阻
2.铁芯中产生涡流
3.交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内。
现实中的变压器：
理想化模型：
简化——忽略能量的损耗
三、变压器能量损耗的原因
我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。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。
实验误差允许范围内
实验结论：
实验和理论分析都表明，理想变压器原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比. 即
如果n1>n2，则U2
如果n1
升压变压器
理想变压器规律
理论推导：
摄像机
笔记本电脑
不同的用电器对电压有不同的需求，而我们生活用电电压为220v交流电。它是如何满足各个用电器的需求的呢？
手机充电电压是5v
电源适配器：可以将100-240v的输入电压转变为20v输出电压
电源适配器
电源适配器
城乡变压器
高压输电中的变压器
小型变压器
生活中的变压器
城乡变压器
各式变压器
电能 电能
课堂小结
一、变压器的构造和原理
构造：
原理：
作用：
二、理想变压器的电压与匝数的关系
1、判断下列说法是否正确。
①变压器工作的基础是互感现象。 （ ）
②由于变压器存在能量损失，所以副线圈通过的磁通量和
频率都和原线圈相同。 （ ）
③变压器对恒定电流也能变压。 （ ）
课堂练习
√
×
×
2.如图所示，理想变压器的原线圈接在输出电压为100V的交流电源上，副线圈接有n只标有“20V，4W”的相同灯泡，且灯泡均正常发光，求变压器原、副线圈的匝数比是多少？n=5时通过熔断器的电流大小？
解：根据理想变压器公式：
得:n1:n2=5:1
课堂小结
1.变压器原理：
3.理想变压器特点：
利用互感现象实现电能到磁场能到电能的转化和传递。
①变压器铁芯内无漏磁
②原、副线圈不计内阻
③忽略铁芯产生的热量
二、理想变压器规律
①功率关系：
P入= P出
②频率关系：
f 1 = f 2
③电压关系：
④电流关系：
三、几种常见变压器
一、变压器的构造
2、能量转化：电能→磁场能→电能