高中物理第五章交变电流4变压器课件新人教选修 (1)3-2
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高中物理 5.4变压器课件 新人教版选修3-2
补充 1、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电 流关系
（1）电压关系
U1 n1 U2 n2
U1 n1 U3 n3
U 2 n2 U 3 n3
（2）电流关系 根据P入=P出，I1U1=I2U2+I3U3 I1n1=I2n2+I3n3
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2.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
I2
I1＝n2/n1·I2
n1 U1
n2U2 R
3、互感器 分类：电压互感器和电流互感器
ppt精选
15
例1.一理想变压器，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=1_80____，通
次数 1 2 3 4 5 U1 U2
实验结论：
V1
V2
原副线圈两端电压之比等于 这两个线圈的匝数比。
三、理想变压器的变压规律
I1
I2
原、副线圈中产生的感应 电动势分别是：
U1 n1
n2 U2
E1=n1/ t E2=n2/ t 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
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Βιβλιοθήκη 实现了电能（U1、I1）∽ U1
高中物理5.4变压器课件新人教选修(1)3-2
4 变压器
1.变压器 知道变压器的构造及几种常见的变压器,理解变压器的工作原理, 了解变压器在生活中的应用。 2.理想变压器的基本规律 通过实验,探究理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系,电 流与匝数的关系。了解理想化模型在物理学研究中的重要性。能 够运用理想变压器的基本规律分析、解决相关问题。
1
2
1.变压器的原理 (1)变压器的构造
1
2
(2)变压器的示意图及符号
1
2
(3)变压器的工作原理 互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不 断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中 产生感应电动势。 (4)变压器的作用 能改变交变电流的电压,不能改变交变电流的周期和频率。(均 选填“能”或“不能”)
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2
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(2)电动势关系
由于互感现象中没有漏磁,原、副线圈中具有相同的磁通量的变 化率
Δ������ , 如图所示, 根据法拉第电磁感应定律 , 原线圈中������1 Δ������ Δ������ ������1 ������2 , 所以有 Δ������ ������2
= ������1
������ , ������
=
������2 ������1 ,由 ������1 ������2
=
������1 ������2
1
2
3
温馨提示 a.由
������1 ������2
=
������2 知 ,对于只有一个副线圈的变压器:电流与 ������1
匝数成反比。因此,变压器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,应用较粗的导线绕 制。 b.变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立, 而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器。若为多个副线圈 ,电 流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率 )得出 ,即 U1I1=U 2I2+U 3I3+… ,根据 n1I1=n2I2+n3I 3+…
1.变压器 知道变压器的构造及几种常见的变压器,理解变压器的工作原理, 了解变压器在生活中的应用。 2.理想变压器的基本规律 通过实验,探究理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系,电 流与匝数的关系。了解理想化模型在物理学研究中的重要性。能 够运用理想变压器的基本规律分析、解决相关问题。
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1.变压器的原理 (1)变压器的构造
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(2)变压器的示意图及符号
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(3)变压器的工作原理 互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不 断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中 产生感应电动势。 (4)变压器的作用 能改变交变电流的电压,不能改变交变电流的周期和频率。(均 选填“能”或“不能”)
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(2)电动势关系
由于互感现象中没有漏磁,原、副线圈中具有相同的磁通量的变 化率
Δ������ , 如图所示, 根据法拉第电磁感应定律 , 原线圈中������1 Δ������ Δ������ ������1 ������2 , 所以有 Δ������ ������2
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匝数成反比。因此,变压器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,应用较粗的导线绕 制。 b.变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立, 而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器。若为多个副线圈 ,电 流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率 )得出 ,即 U1I1=U 2I2+U 3I3+… ,根据 n1I1=n2I2+n3I 3+…
人教版高中物理选修3-2第五章 交变电流5.4变压器教学课件
探究1 如图所示，理想变压器的副线圈上通过输
电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电
阻为R.开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法
中正确的是( )
A．副线圈两端M、N的输出电压减小 B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小 D．原线圈中的电流增大
探究2 如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝
思考问题：铁芯的作用是什么？ 为什么要做成彼此绝缘的层叠
硅钢片？
生活中的物理小常识：充电器 不拔耗电么？
实验结果
对于手机的充电器： 接负载时的功率为
6.59W 空载的功率降低为
0.27W
实验结果
对于电脑的充电器： 接负载时的功率为
49.44W 空载的功率降低为
0.49W
探究：理想变压器的 电路动态分析
第五章 交变电流
4.变压器
Transformer
引言：
各种各样的变压器
本课目标
知识目标 1.了解变压器的结构和工作原理 2.知道理想变压器的变压、变流、功
率传输规律 能力目标
掌握变压器工作时的各项制约关系， 并会利用制约关系进行电路动态分析
1.变压器的原理： 雏形：法拉第的线圈
工作原理：互感 能量转化角度： 电能与磁能
2 、我会用我的行动，来证明我三年后的结果。 2. 人在职场应该是一个扁豆，任何人怎么踩，结果还是一样，扁的。 13. 人有两只眼睛，全是平行的，所以应当平等看人;人的两只耳朵是分在两边的，所以不可偏听一面之词;人虽只有一颗心，然而有左右两个 心房，所以做事不但要为自己想，也要为别人想。
13 、不要为已消逝之年华叹息，须正视欲匆匆溜走的时光。 10 、当你再也没有什么可以失去的时候，就是你开始得到的时候。 9 、为了以后的家庭，你不奋斗你准备做乞丐么? 3. 人生没有十全十美，努力使每一天都开心而有意义，失败本身不可怕，可怕的是失败后推卸责任，而不是从本身寻找原因。还有，学无止 境。要更新自己的知识观念生活技巧，懂得用知识来武装自己。
2019_2020学年高中物理第五章交变电流第4节变压器课件新人教版选修3_2
4．变压器的原、副线圈连在一起吗？是原线圈中的电流跑 到副线圈中去了吗？
提示：变压器的原、副线圈虽然都套在同一个铁芯上，但 两线圈是彼此绝缘的，是利用互感现象在副线圈上感应出电流 的，并不是原线圈的电流直接跑到副线圈中去了．
|核心知识·记一记| 1．互感现象是变压器的工作基础，变压器工作时有能量损 失，变压器的输出功率与输入功率之比叫做变压器的效率．理想 变压器的效率为 100%. 2．理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系为UU12＝nn12. 3．如果理想变压器的副线圈只有一个，则 P1＝P2，即 U1I1 ＝U2I2，得出原、副线圈电流与匝数的关系为II21＝nn21. 4．所有变压器不改变交变电流的频率，理想变压器不改变 功率．
2．如图所示四个电路，能够实现升压的是( )
解析：选 D 变压器只能对交变电流变压，不能对直流变 压，故 A、B 错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以，C 错 误，只有 D 能实现升压．
3．(2019·灵山县月考)如图所示，原、副线圈匝数比为 2∶1 的理想变压器正常工作时( )
A．原、副线圈磁通量之比为 1∶2 B．原、副线圈电流之比为 1∶2 C．输入功率和输出功率之比为 1∶2 D．原、副线圈电压之比为 1∶2
|对点训练|
1．(多选)(2018·遵义市红花岗区期中)下列关于变压器的说 法正确的是( )
A．变压器可以增加输出功率 B．变压器可以改变直流电压 C．变压器只能升高电压 D．变压器既能升压也能降压
解析：选 AD 变压器是根据电磁感应规律工作的，不 可以改变直流电压，B 选项错误；根据理想变压器电压和 匝数的关系可知，变压器可以升压也可以降压，C 选项错 误，D 选项正确；变压器可以增大输出电压，进一步增加 输出功率，A 选项正确．
高中物理第五章交变电流5_4变压器课件新人教版选修3_2
几点说明： U 1 n1 ①对于 ＝ ，无论副线圈一端是空载还是有负载，都 U 2 n2 是适用的。 ②输出电压 U2 由输入电压 U1 和原、 副线圈的匝数比共 U 1 n1 U 1 U 2 ΔΦ 同决定，由 ＝ ，得 ＝ ＝ 。 U 2 n2 n1 n2 Δ t U 1 U 2 U 3 ΔΦ ③若变压器有两个副线圈，则有 ＝ ＝ ＝ ，所 n 1 n2 n 3 Δ t U 1 n1 U 1 n 1 U 2 n2 以有 ＝ ， ＝ 或 ＝ 。 U 2 n2 U 3 n 3 U 3 n3
(4)变压器的电流关系也是有效值(或最大值)间的关系。
(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定 电流不起作用； (2)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； (3)变压器不能改变交变电流的周期和频率。
4．变压器工作时的制约关系
n 1 (1)电压制约： 当变压器原、 副线圈的匝数比 一定时， n2
关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变 交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗能量。 (4)理想变压器基本关系中的 U1、U2、I1、I2 均为有效 值。
[变式训练1]
一台理想变压器，其原线圈 2200 匝，副
线圈 440 匝，并接一个 100 Ω 的负载电阻，如图所示。
[解析] 对于理想变压器，P 入＝P 出，所以输入功率 P P入 132 ＝ A＝0.6 A， 入＝60×2.2 W＝132 W，A 错误；I1＝ U1 220 B 正确；正弦式交流电电流的最大值 I2m＝ 2I2＝2.2 2 A， C 错误； 变压器原、 副线圈匝数比 n1∶n2＝U1∶U2＝11∶3， D 正确。
高中物理 第五章 交变电流 4 变压器 新人教版选修3-2
第五章 交变电流
4 变压器
学习目标
重点难点
1.了解变压器的构造及几 重点
种常见的变压器.
2.理解变压器的工作原理.
3.掌握理想变压器电压与
Hale Waihona Puke 匝数的关系，并能用它解决相关问题.
难点
4.掌握变压器的功率关系，
并能推导出原副线圈的电
流关系.
1.变压器的工作原 理的理解. 2.电压和匝数的 关系.
1.互感的理解. 2.多个副线圈的变 压器电压、电流 关系的理解及应 用.
II12＝nn21或 n1I1＝n2I2. 若有多个副线圈时，有 P1＝P2＋P3＋…，即 U1I1＝ U2I2＋U3I3＋…. 将 U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋….
【典例 1】 (多选)如图所示的理想变压器，原副线 圈的匝数比 n1∶n2＝1∶2，U1＝220 2·sin ωt V，n1＝1 100 匝，以下说法中正确的是( )
答案：D
拓展一 理想变压器的工作原理及 基本规律
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯 上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接 到小灯泡上(如图所示)，连接电路，接通电源，小灯泡能 发光．
请根据以上现象回答下列问题： (1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？ (2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等 吗？
ΔΦ 根据 E1＝n1 Δt 得磁通量的变化率的最大值即为每一 匝产生的电动势的最大值：ΔΔΦt m＝21210002 V＝0.2 2 V．所以每一匝产生的电动势的有效值为 0.2 V．瞬时值 不满足UU12＝nn12的关系． 答案：BC
题后反思 (1)UU12＝nn12，无论副线圈一端是空载或有负载，都是 适用的． (2)输出电压 U2 由输入电压 U1 和原、副线圈的匝数比 共同决定．由UU12＝nn12得Un11＝Un22＝ΔΔΦt .
4 变压器
学习目标
重点难点
1.了解变压器的构造及几 重点
种常见的变压器.
2.理解变压器的工作原理.
3.掌握理想变压器电压与
Hale Waihona Puke 匝数的关系，并能用它解决相关问题.
难点
4.掌握变压器的功率关系，
并能推导出原副线圈的电
流关系.
1.变压器的工作原 理的理解. 2.电压和匝数的 关系.
1.互感的理解. 2.多个副线圈的变 压器电压、电流 关系的理解及应 用.
II12＝nn21或 n1I1＝n2I2. 若有多个副线圈时，有 P1＝P2＋P3＋…，即 U1I1＝ U2I2＋U3I3＋…. 将 U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋….
【典例 1】 (多选)如图所示的理想变压器，原副线 圈的匝数比 n1∶n2＝1∶2，U1＝220 2·sin ωt V，n1＝1 100 匝，以下说法中正确的是( )
答案：D
拓展一 理想变压器的工作原理及 基本规律
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯 上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接 到小灯泡上(如图所示)，连接电路，接通电源，小灯泡能 发光．
请根据以上现象回答下列问题： (1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？ (2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等 吗？
ΔΦ 根据 E1＝n1 Δt 得磁通量的变化率的最大值即为每一 匝产生的电动势的最大值：ΔΔΦt m＝21210002 V＝0.2 2 V．所以每一匝产生的电动势的有效值为 0.2 V．瞬时值 不满足UU12＝nn12的关系． 答案：BC
题后反思 (1)UU12＝nn12，无论副线圈一端是空载或有负载，都是 适用的． (2)输出电压 U2 由输入电压 U1 和原、副线圈的匝数比 共同决定．由UU12＝nn12得Un11＝Un22＝ΔΔΦt .
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C.ab接PQ、cd接MN，Iab＜Icd
D.ab接PQ、cd接MN，Iab＞Icd
答案
【深度思考】
变压器为什么不能改变交流电的频率？ 答案 因为原、副线圈中的磁通量变化情况相同，所以变压器不能改变 交流电的频率.
答案
典例精析
例2
如图3 所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2 ＝ 2∶1 ， )
和
均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB两端电压u1＝12 2
列说法正确的是(
答案
(2)若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？ 答案 不发光.
答案
典例精析
例1 理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是ABC ( )
A.每匝线圈中磁通量的变化率
B.交变电流的频率
C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
总结提升
答案
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二、理想变压器的规律 知识梳理
答案
【深度思考】
(1)把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流 电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上 (如图2所示)，小灯泡能发光吗？为 什么？
图2 答案 能.当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯 中产生周期性变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都 要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.
2.变压器的工作基础是 互感 现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁 ΔΦ ΔΦ 通量相等，磁通量的变化率 Δt 相等，若原线圈匝数为 n1，则 U1＝n1 Δt ， ΔΦ U1 n1 副线圈匝数为 n2，则 U2＝n2 Δt ，所以U ＝n . 2 2
答案
3.原、副线圈的地位： (1)原线圈在其所处回路中充当负载. (2)副线圈在其所处回路中充当电源 . 4.变压器 不改变 (选填“改变”或“不改变”)交流电的频率.
答案
典例精析
例4
普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过
电流互感器来连接，如图8所示，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工 作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时 电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则( B A.ab接MN、cd接PQ，Iab＜Icd B.ab接MN、cd接PQ，Iab＞Icd )
1.理想变压器的特点 (1)变压器铁芯内无漏磁；无发热损失. (2)原副线圈不计内阻，即也无能量损失. 2.理想变压器的功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率 等于 输出功率，即P入＝ P出 .
答案
3.变压器的变压关系
U1 n1 (1)只有一个副线圈：U ＝ . n2 2 U1 U2 U3 (2)有多个副线圈： n ＝ n ＝ n ＝„„. 2 1 3
解析答案
例3
如 图 5 所 示 ， 理 想 变 压 器 三 个 线 圈 的 匝 数 之 比 为 n1∶n2∶n3 ＝
10∶5∶1，其中n1接到220 V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2、R3组 成闭合回路.已知通过电阻R3的电流I3＝2 A，电阻R2＝110 Ω，求通过电 阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1.
sin 100πt(V).下
图3 A.电流频率为100 Hz B. C. 的读数为24 V 的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W
总结提升 解析答案
针对训练
如图4所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接
在正弦交变电源上.闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流 表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A.以下判断正确的是( A.变压器输入功率为484 W B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3 图4 )
图5
总结提升 解析答案 返回
三、几种常见的变压器 知识梳理
1.自耦变压器
如图6所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作 为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用.
U1 n1 I1 n2 规律：U ＝n ，I ＝n . 2 2 2 1
图6
2.电压互感器 (1)构造：小型降压变压器，如图7甲所示. (2)接法：原线圈 并联 在高压电路中，副线圈接电压表；为了安全，外壳和副 线圈应 接地 .
(3)作用：将 高 电压变为 低 电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压.
图7
答案
3.电流互感器 (1)构造：小型升压变压器，如图乙所示. (2)接法：原线圈 串联 在被测电路中，副线圈接电流表.为了安全，外壳 和副线圈应 接地 . (3)作用：将 大 电流变成 小 电流，通过测量小电流，计算出被测电路中 的大电流.
1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路图中的符号.
图1
(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副线圈(匝数用n2 表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个线圈都绕在 闭合铁芯 上. (2)原线圈：与 交流电源 相连接的线圈，又叫做 初级线圈 . (3)副线圈：与 负载 相连的另一个线
I1 n 2 (1)只有一个副线圈时，有 U1I1＝U2I2，得：n1I1＝n2I2，即I ＝ . n1 2
(2)当有多个副线圈时，由I1U1＝I2U2＋I3U3＋„„得：n1I1＝ n2I2 ＋n3I3
＋„„.
答案
5.电压、电流、功率的制约关系 (1)电压制约：输入电压 U1 决定输出电压 U2 .(选填“U1”或“U2”) (2)功率制约： P出 决定 P入 ，这体现了能量守恒的特点.(选填“P出”或 “P入”) (3)电流制约：输出电流 I2 决定输入电流 I1 .(选填“I1”或“I2”)
第五章 交变电流
4 变压器
目标 定位
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的功率关系.
3.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题.
栏目 索引
一、变压器的原理 二、理想变压器的规律
三、几种常见的变压器 对点检测 自查自纠
一、变压器的原理 知识梳理