人教版高中物理 选修3-2 第五章交流电 5.4变压器（19张PPT）

(共19张PPT)
第五章 交变电流
4.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
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
思考： 在我们使用的各种用电器中，所需的电压各不相同，而我国民用统一供电电压是220V，那么如何使这些额定电压不是220V的用电器正常工作呢？
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

几种常见的变压器
2.示意图
一、变压器的构造
铁芯
原线圈
副线圈
3.电路图中符号
铁芯与线圈互相绝缘















n1
n2
1.构造：
（1）闭合铁芯
（2）原线圈(初级线圈)
（3）副线圈(次级线圈)
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)
二、变压器的工作原理
～
～
——互感现象
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（ U2、I2）转化。
互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。
想一想,如果没有铁芯的话，当原线圈接交流电压的时候，副线圈有感应电压吗？
探究变压器铁芯的作用
变压器是一个电能传输装置，变压器原副线圈中的“电能”是通过铁芯中的“磁”来相互联系的，铁芯起 “导磁”作用，铁芯内部有磁场，磁场有能量。变压器中闭合铁芯提供磁路，磁感线经过铁芯构成磁回路，减少漏磁损耗，所以铁芯可以减少能量损失。
探究变压器的变压规律
1、结合变压器结构和前面的实验,思考变压器的输出电压U2与哪些因素有关？
2、如何设计实验验证你的猜测？
实验注意事项：
1、为确保人身安全，只能使用低压交流电源,所用电压不超过12V；通电时不要用手接触裸露的导线与接线柱等；
2、连接好电路,请老师确认无误后,方可接通电源进行实验;
3、为确保电表安全，使用交流电压档测电压时,先用最大量程档试测,大致确定被测电压后再选用合适的档位进行测量.
4、每个小组按要求探究U2与其中一个因素的关系（如果时间富裕，可以再继续进行与其他因素的关系探究）
实验结论：
原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。
次数 1 2 3 4 5
U1
U2























V1
V2
研究原副线圈两端电压关系的实验

I1

I2














n1
n2
U1

U2






若不考虑原副线圈的内阻
则：U1/U2= n1/n2
三.电压与匝数的关系
即变压器原副线圈的两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.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
三、电流与匝数的关系
2.变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I 1/ I 2= n2 / n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器

无磁损
无铜损
无铁损
理想变压器的特点
理想变压器
——没有能量损失的变压器
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。
理想变压器也是一个理想化模型。
实验表明：理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比
P入= P出
即U1I1=U2I2

理想变压器输出功率应等于输入功率
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I 1/ I 2= n2 / n1

关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　)
A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等
C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈

1
通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的
由互感现象知C正确
理想变压器无漏磁
原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁场联系在一起

如图所示，一输入电压为220 V、输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏．为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈 的端电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　)
A．1 100,360
B．1 100,180
C．2 200,180
D．2 200,360

2
由U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3
可得n1＝n3U1/U3＝1 100匝，n2＝n1U2/U1＝180匝
问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？
四、几种常用变压器
1.自耦变压器





























U2


U1


A
B
P












U1


U2


n1
n2

升压变压器
n1
n2








U1


U2


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


























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


为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图5?5?19所示，两变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4，a和b是交流电表，则(　　)
A．n1＞n2
B．n3＞n4
C．a为交流电流表，b为交流电压表
D．a为交流电压表，b为交流电流表
左图是电压互感器，a为交流电压表，
把高电压经过变压器降压后测量，所以n1＞n2
右图为电流互感器，b为交流电流表．
把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以n3＜n4

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谢谢大家