新课标人教版高中物理选修3-2精品课件第五章第4节变压器（共25张）
文档属性
| 名称 | 新课标人教版高中物理选修3-2精品课件第五章第4节变压器（共25张） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-19 17:07:06 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第四节 变压器
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？
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
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
可拆式变压器
变电站的大型变压器
一、变压器的构造
1.示意图
原线圈
副线圈
铁芯
2.构造：
（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
（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示
（4）输入电压：U1;
输出电压：U2.
3.电路图中符号
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，副线圈电压U2是怎样产生的？
铁芯与线圈互相绝缘
二、变压器的工作原理
——互感现象
原线圈
接 交
流 电
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
如有电流
在铁芯中
产生变化
的磁通量
原线圈
产生感
应电动势
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
二、变压器的工作原理
思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
=0
～
～
——互感现象
如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。
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。
三、理想变压器的变压规律
原、副线圈中产生的感应电动势分别是：
E1/n1= E2/n2
原线圈回路有：
U1? E1=I1r1≈ 0
则U1=E1
副线圈回路有：
E2=U2 +I2r2 ≈U2
则U2=E2
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2
则：U1 ：U2= n1 ：n2
理想变压器
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器
n2四、理想变压器的变流规律
问题：原副线圈的电流可能满足何规律？
1.理想变压器输出功率应等于输入功率
即:
U1I1=U2I2
I 1 ： I 2= U2 ： U1= n2 ： n1
P出= P入
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
注意：此式只适用于有一个副线圈的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。
√
×
五、有多个副线圈的理想变压器的问题
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是生活中判定高压线圈和低压线圈的一种方法。
U1
输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
1.输入功率P1由输出功率P2决定；
P1＝P2
2.U1由电源决定；
3.U2由U1和匝数比决定；
U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定；
I2＝U2／R
5.I1由I2和匝数比决定；
I1＝n2/n1·I2
6.频率关系
变压器不能改变交变电流的频率．
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．
练习1、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的示数为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
180
3 A
练习2、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 =______。
(1) U1=220V, U2=36V, U1/U2=n1/n2
(2) I2=P2/U2=660/36A, I1/I2=n2/n1
或 P1=P2=660W, I1=P1/U1
六、几种常用变压器
1.自耦变压器
升压变压器
降压变压器
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
2.互感器
电流互感器
电压互感器
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
BC
变式训练1 如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin 314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )
A．2.0 V B．9.0 V
C．12.7 V D．144.0 V
A
如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1100 匝．接入电压U1＝220 V的电路中．
(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2，n3分别为多少？
(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
【答案】 (1)30 匝 550匝 (2)0.36 A
图5－4－6
C
为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后( )
A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
AD
变式训练3 如图5－4－8所示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交流电源上，副线圈电路中接入电阻R1和光敏电阻R2,各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射电阻R2时，各电表的示数变化情况是( )
A．电流表A1示数变大 B．电流表A2示数变小
C．电压表V1示数变小 D．电压表V1示数变大
图5－4－8
A
第四节 变压器
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？
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
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
可拆式变压器
变电站的大型变压器
一、变压器的构造
1.示意图
原线圈
副线圈
铁芯
2.构造：
（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
（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示
（4）输入电压：U1;
输出电压：U2.
3.电路图中符号
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，副线圈电压U2是怎样产生的？
铁芯与线圈互相绝缘
二、变压器的工作原理
——互感现象
原线圈
接 交
流 电
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
如有电流
在铁芯中
产生变化
的磁通量
原线圈
产生感
应电动势
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
二、变压器的工作原理
思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
=0
～
～
——互感现象
如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。
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。
三、理想变压器的变压规律
原、副线圈中产生的感应电动势分别是：
E1/n1= E2/n2
原线圈回路有：
U1? E1=I1r1≈ 0
则U1=E1
副线圈回路有：
E2=U2 +I2r2 ≈U2
则U2=E2
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2
则：U1 ：U2= n1 ：n2
理想变压器
理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器
n2
问题：原副线圈的电流可能满足何规律？
1.理想变压器输出功率应等于输入功率
即:
U1I1=U2I2
I 1 ： I 2= U2 ： U1= n2 ： n1
P出= P入
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
注意：此式只适用于有一个副线圈的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。
√
×
五、有多个副线圈的理想变压器的问题
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是生活中判定高压线圈和低压线圈的一种方法。
U1
输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
1.输入功率P1由输出功率P2决定；
P1＝P2
2.U1由电源决定；
3.U2由U1和匝数比决定；
U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定；
I2＝U2／R
5.I1由I2和匝数比决定；
I1＝n2/n1·I2
6.频率关系
变压器不能改变交变电流的频率．
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．
练习1、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的示数为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
180
3 A
练习2、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 =______。
(1) U1=220V, U2=36V, U1/U2=n1/n2
(2) I2=P2/U2=660/36A, I1/I2=n2/n1
或 P1=P2=660W, I1=P1/U1
六、几种常用变压器
1.自耦变压器
升压变压器
降压变压器
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
2.互感器
电流互感器
电压互感器
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
BC
变式训练1 如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1＝800和n2＝200的两个线圈，上线圈两端与u＝51sin 314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是( )
A．2.0 V B．9.0 V
C．12.7 V D．144.0 V
A
如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1100 匝．接入电压U1＝220 V的电路中．
(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2，n3分别为多少？
(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
【答案】 (1)30 匝 550匝 (2)0.36 A
图5－4－6
C
为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后( )
A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变
B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大
C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大
D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
AD
变式训练3 如图5－4－8所示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交流电源上，副线圈电路中接入电阻R1和光敏电阻R2,各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射电阻R2时，各电表的示数变化情况是( )
A．电流表A1示数变大 B．电流表A2示数变小
C．电压表V1示数变小 D．电压表V1示数变大
图5－4－8
A