物理人教版（2019）选择性必修第二册3.3变压器（共20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20张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 55.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-20 17:55:51 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
变压器
选择性必修第二册
第三章 交变电流
我国居民用电为220v交流电，但生活中很多用电器所使用的电压并不是220v，要让这些用电器正常工作，就要用到变压器！
那么变压器是如何改变电压的呢？ 本节课我们学习变压器的原理。
认识变压器
1.变压器的组成
一、变压器的构造
①铁芯：由绝缘硅钢片叠合而成
②原线圈：与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈
③副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈
(1)原线圈
(2)副线圈
①匝数用n1表示
②输入电压：U1
①匝数用n2表示
②输出电压U2
2.示意图
思考:变压器原、副线圈并不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
原线圈接交变电流
原线圈中产生变化的磁场
副线圈中的磁通量随之发生改变而产生感应电动势
在铁芯中
产生变化
的磁通量
想一想:
若给原线圈接恒定电流，副线圈能输出电流吗？
若给原线圈接恒定电压U1，则铁芯中的磁通量不变，副线圈中的磁通量也不变，不会产生感应电动势，因此，副线圈中不会输出电流。
变压器只能改变交流电，不能改变恒定电流
①变压器的工作基础：互感现象
②变压器只能改变交流电，不能改变恒定直流。
3.变压器的原理
电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
4.变压器的电路符号
（1）
（2）
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
变压器的主要功能就是改变电压。在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样。那么，变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间有什么关系呢？
想一想：根据电磁感应定律，你认为原、副线圈的电压U1、U2和线圈的匝数n1、n2之间会有什么关系呢？
R
n1
n2
原线圈的感应电动势：
副线圈的感应电动势：
原、副线圈的磁场同步变化，磁通量的变化率相同。
那么U1：U2是否也等于n1：n2呢？
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
原线圈的感应电动势：
原线圈的感应电动势：
对原线圈：
忽略原线圈电阻：
对副线圈：副线圈对于后面的电路相当于一个电源，若忽略副线圈电阻，则路端电压等于电源电动势，即：
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
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
从实验中我们发现，原副线圈上的电压之比并不严格等于匝数之比，但十分接近它们的匝数之比。
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
误差产生原因：
①变压器线圈有电阻，通过电流时会发热（铜损）；
②铁芯在交变磁场的作用下，因产生涡流而发热（铁损）；
③交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内（漏磁）。
我们把没有能量损耗的变压器叫做理想变压器，对理想变压器：
能量损耗
实际的变压器能量损耗其实也很小，在精度要求不高的情况下，可利用上式进行计算。
二、理想变压器的电压关系
①无铜损：原副线圈绕线电阻忽略不计。
②无铁损：铁芯中不产生涡流。
③无漏磁：磁场完全局限在铁芯内。
1. 理想变压器：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器
2. 电压关系：
①升压变压器：
②降压变压器：
三、理想变压器的电流关系
1. 功率关系： 即：
2. 电流关系：
变压器能将能量从原线圈传递到副线圈，能量的传递必然遵守能量守恒定律，故副线圈的输出功率不能大于原线圈的输入功率，对于理想变压器，两者相等。
原副线圈中的电流之比等于匝数的反比。
注意：不要误解为输入电流和输出电流成反比。
思考 :
变压器会改变交流电的频率吗？
R
n1
n2
原、副线圈的磁场同步变化，原、副线圈的磁场变化周期相同，所以原副线圈感应电动势的变化周期也相同。因此输入电压和输出电压的频率相同，即：变压器不会改变交流电的频率。
四、理想变压器的频率关系
思考与讨论 :
在变压器中能量是如何转化的？
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。
例1、如图所示为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路。当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是10 mA，那么电流表A2的示数是( )
A. 40 mA B．0
C. 10 mA D．2.5 mA
B
课堂练习
课堂练习
B
变压器
选择性必修第二册
第三章 交变电流
我国居民用电为220v交流电，但生活中很多用电器所使用的电压并不是220v，要让这些用电器正常工作，就要用到变压器！
那么变压器是如何改变电压的呢？ 本节课我们学习变压器的原理。
认识变压器
1.变压器的组成
一、变压器的构造
①铁芯：由绝缘硅钢片叠合而成
②原线圈：与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈
③副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈
(1)原线圈
(2)副线圈
①匝数用n1表示
②输入电压：U1
①匝数用n2表示
②输出电压U2
2.示意图
思考:变压器原、副线圈并不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
原线圈接交变电流
原线圈中产生变化的磁场
副线圈中的磁通量随之发生改变而产生感应电动势
在铁芯中
产生变化
的磁通量
想一想:
若给原线圈接恒定电流，副线圈能输出电流吗？
若给原线圈接恒定电压U1，则铁芯中的磁通量不变，副线圈中的磁通量也不变，不会产生感应电动势，因此，副线圈中不会输出电流。
变压器只能改变交流电，不能改变恒定电流
①变压器的工作基础：互感现象
②变压器只能改变交流电，不能改变恒定直流。
3.变压器的原理
电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
4.变压器的电路符号
（1）
（2）
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
变压器的主要功能就是改变电压。在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样。那么，变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间有什么关系呢？
想一想：根据电磁感应定律，你认为原、副线圈的电压U1、U2和线圈的匝数n1、n2之间会有什么关系呢？
R
n1
n2
原线圈的感应电动势：
副线圈的感应电动势：
原、副线圈的磁场同步变化，磁通量的变化率相同。
那么U1：U2是否也等于n1：n2呢？
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
原线圈的感应电动势：
原线圈的感应电动势：
对原线圈：
忽略原线圈电阻：
对副线圈：副线圈对于后面的电路相当于一个电源，若忽略副线圈电阻，则路端电压等于电源电动势，即：
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
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
从实验中我们发现，原副线圈上的电压之比并不严格等于匝数之比，但十分接近它们的匝数之比。
实验 :
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
误差产生原因：
①变压器线圈有电阻，通过电流时会发热（铜损）；
②铁芯在交变磁场的作用下，因产生涡流而发热（铁损）；
③交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内（漏磁）。
我们把没有能量损耗的变压器叫做理想变压器，对理想变压器：
能量损耗
实际的变压器能量损耗其实也很小，在精度要求不高的情况下，可利用上式进行计算。
二、理想变压器的电压关系
①无铜损：原副线圈绕线电阻忽略不计。
②无铁损：铁芯中不产生涡流。
③无漏磁：磁场完全局限在铁芯内。
1. 理想变压器：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器
2. 电压关系：
①升压变压器：
②降压变压器：
三、理想变压器的电流关系
1. 功率关系： 即：
2. 电流关系：
变压器能将能量从原线圈传递到副线圈，能量的传递必然遵守能量守恒定律，故副线圈的输出功率不能大于原线圈的输入功率，对于理想变压器，两者相等。
原副线圈中的电流之比等于匝数的反比。
注意：不要误解为输入电流和输出电流成反比。
思考 :
变压器会改变交流电的频率吗？
R
n1
n2
原、副线圈的磁场同步变化，原、副线圈的磁场变化周期相同，所以原副线圈感应电动势的变化周期也相同。因此输入电压和输出电压的频率相同，即：变压器不会改变交流电的频率。
四、理想变压器的频率关系
思考与讨论 :
在变压器中能量是如何转化的？
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。
例1、如图所示为一理想变压器，其原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合电路。当直导线MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是10 mA，那么电流表A2的示数是( )
A. 40 mA B．0
C. 10 mA D．2.5 mA
B
课堂练习
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B