人教版高中物理选择性必修第二册 第3章 第3节 变压器（第1课时）课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
第三章
交变电流
变压器
第三节（第1课时）
第三章 交变电流
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而我们国家民用统一供电电压是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？
创设情境
工作电压220V
工作电压5V
工作电压6V
生活中的变压器
街头变压器
各式变压器
可拆式变压器
变电站的大型变压器
从发电厂发出的电从传输到用户需要各种不同的电压，因此需要不同规格的变压器，这些变压器变压的规律是什么呢？今天用实验探究可拆式变压器变压的规律：原副线圈两端的电压U1、U2同匝数n1、n2有什么关系？
n1
n2
原理探究
第一部分
原理探究
活动1：请画出本实验的实验电路图。
活动2.为探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，实验采用什么研究方法？
控制变量法
猜想：
实验目的：原副线圈两端的电压U1、U2同匝数n1、n2的关系
原理探究
活动3.本实验中需要用到哪些实验器材？
低压交流电源(小于12V)1个、可拆变压器1个(如图甲、乙所示)、多用电表(交流电压挡)2个、开关、导线若干。实验器材连线如右下图所示。
实验器材连线图
实验过程
第二部分
实验过程
一、进行实验
1.如图所示，连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
2.保持原线圈匝数不变，用多用电表电压挡测量原线圈电压，并记录在表格中。
3.改变副线圈匝数，用多用电表测量副线圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
4.保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，重复步骤2、3。
【实验步骤】
实验过程
一、进行实验
【注意事项】
1.在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
2.为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱。
3.为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
实验过程
二、数据记录与分析
1.将不同的原、副线圈接入电路，测出线圈两端的电压并填入下表。
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 0.90V 8 8.9
3 200 100 8V 3.61V 2 2.2
4 1400 100 8V 0.50V 14 16
实验过程
二、数据记录与分析
2.由表格数据可以得出什么结论？
(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？
在误差允许的范围内，原副线圈电压之比近似等于它们的匝数之比
误差分析
第三部分
误差分析
误差分析
1.由于漏磁，通过原、副线圈每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2.原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)造成误差。
3.铁芯中有磁损耗，产生涡流造成误差。
4.电表的读数存在误差。
【思考讨论】
在实际的实验中，实验数据会存在一定误差，请思考导致误差存在的可能原因有哪些？
应用拓展
第四部分
教材原型实验
1
(2025·甘肃白银高二期末)某实验小组用可拆变压器做“探究变压器原、副线圈两端的电压和匝数的关系”的实验，可拆变压器零部件和组装后的变压器如图所示。
(1)在下列给出的器材中，本实验需要用到的有　　　　。
A.干电池 B.学生电源 C.直流电压表 D.多用电表
(2)本实验通过改变原、副线圈匝数来探究原、副线圈两端的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是　　　　。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.整体隔离法
例1
解析：(1)变压器原线圈需要输入交流电压，干电池只能输出恒定直流电压，学生电源可以输出交流电压，故A错B正确；变压器副线圈输出交流电压，所以选多用电表可以测交流电压，故C错D正确。
教材原型实验
1
(2025·甘肃白银高二期末)某实验小组用可拆变压器做“探究变压器原、副线圈两端的电压和匝数的关系”的实验，可拆变压器零部件和组装后的变压器如图所示。
(3)某次用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈进行实验，测量的数据如下表所示，原线圈的匝数为　　　　(选填“na”或“nb”)。可得出结论：　 　　　　　　　　　　　　　。
例1
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
解析：(3)由题表数据可知，变压器并非理想变压器即有能量损失，所以原线圈匝数为nb，在误差允许范围内，原、副线圈两端的电压之比近似等于匝数之比。
线圈和铁芯有一定的电阻且存在漏磁
nb
教材原型实验
1
某同学用匝数可调的可拆变压器来探究“变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。
(1)下列操作正确的是　　　　。
A.原线圈接学生电源直流电压，多用电表置于直流电压挡
B.原线圈接学生电源交流电压，多用电表置于交流电压挡
(2)如图甲所示，一变压器的副线圈匝数模糊不清，该同学为确定其匝数，原线圈选择“0”“8”(×100匝)接线柱，测得电源电压为10.0 V，副线圈电压为4.9 V，则此时接入的副线圈可能是　　　　。
A.“0”“2”接线柱　　　B.“0”“4”接线柱
例2
解析：(1)变压器通入交变电流才能正常工作，原线圈接学生电源交流电压，多用电表置于交流电压挡，B正确。
(2)原线圈的电压为10.0V，副线圈的电压为4.9V，U1/U2≈2:1，根据U1/U2＝n1:n2，可知原、副线圈的匝数比为2∶1，变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，则副线圈接“0”和“4”两个接线柱，故A错误，B正确。
教材原型实验
1
(3)如图乙所示，探究铁芯在变压器中的用途时，该同学先将上方的铁芯取出，再将铁芯缓慢向左水平推入，则观察到小灯泡亮度变化与铁芯作用分析正确的是　　　　。
A.小灯泡变亮
B.小灯泡变暗
C.铁芯能够提高能量的传送效率
D.若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象更明显
(4)你认为该实验系统误差主要来源　　　　　　　　　　　　　　　(写出一条即可)。
例2
解析：(3)将铁芯缓慢向左水平推入的过程中，线圈中的磁场增强，感应电动势增大，灯泡两端的电压增大，小灯泡变亮，变压器的铁芯的作用是导磁，减少漏磁，能够提高能量的传送效率，故A、C正确，B错误；铜不能被磁化，因此不能导磁，若将铁芯换成等大的铜块，则实验现象并不会更明显，故D错误。
(4)实验的系统误差主要来源是线圈和铁芯有一定的电阻且存在漏磁。
线圈和铁芯有一定的电阻且存在漏磁
教材原型实验
1
在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。
(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，请把求出的结果填在表格中。
(2)本实验可得出结论：在误差允许的范围内，变压器原、副线圈电压与匝数的关系为　　
　　　　　　　　(用题目中给出的字母表示)。
针对练1
实验序号 原线圈两端的电压U1(V) 副线圈两端的电压U2(V)
1 3.9 8.2 1∶2.1
2 5.9 11.8 1∶2.0
3 7.8 15.2
1:1.9
拓展创新实验
2
某研究性学习小组的同学想用220V交流电源作为某小型电器的电源。他先制作了一个能使交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6V的交流电源，于是他又添置了一台“220V 6V”的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。
(1)没说明书他不知道如何接线。你觉得正确接法是a、d端接　　(选填“220V”或“6V”)。
(2)这台“220V 6V”的理想变压器接6V的线圈匝数是300匝，则接220V的线圈匝数是
　　　匝。
例3
解析：(1)因为理想变压器的输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据P＝UI可知，副线圈中的电流大，为了减小能量损耗，副线圈电线电阻要小，由公式R＝ρl/S可知，引线要粗，故a、d 端接6V。
(2)根据变压器匝数与电压的关系知，若理想变压器接6V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是11000匝。
6V
11000
拓展创新实验
2
(3)为了进一步探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，他又取匝数n1＝80匝和n2＝160匝的一个变压器重新接在电源上，测量结果记录如表，则接电源的是　　　　(选填“n1”或“n2”)。
例3
6V
U1/V 1.80 2.80 3.80
U2/V 4.00 6.01 8.02
拓展创新实验
2
有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用一多用电表的同一电阻挡先后测量了A、B线圈中“0，14”“0，4”的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，由此可推断　　　　(选填“A”或“B”)线圈的总匝数较多。
针对练2
A
拓展创新实验
2
(2)如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的总匝数，提供的器材有：一根足够长的导线(有绝缘层)、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验步骤的填空：
①用导线在B线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈。
②将　　　　(选填“A”或“B”)线圈全部与低压交流电源相连接。
③用多用电表的　　　　　　　挡分别测量A线圈中“0，14”间的电压UA和绕制线圈的电压U。
④则A线圈的总匝数为　　　　(用题中所给字母表示)。
针对练2
A
交流电压挡