2018版高中物理人教版选修3-2课件：5.4 变压器
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人教版高中物理选修3-2课件：5-4变压器
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
(2013· 广东理综)如图，理想变压器原、副线圈匝数 比 n1∶n2＝2∶1，V 和 A 均为理想电表，灯泡电阻 RL＝6 Ω， A、B 端电压 u1＝12 2sin 100πt V．下列说法正确的是( A．电流频率为 100 Hz B．V 的读数为 24 V C．A 的读数为 0.5 A D．变压器输入功率为 6 W )
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
4.变压器
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
知识自学区
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
变压器的原理 1．构造
电源 连接 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与______
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
【思一思· 判一判】 (1)变压器的工作原理是互感现象．( )
(2) 输 入 电 压 一 定 时 ， 原 线 圈 匝 数 越 多 ， 输 出 电 压 越 大．( ) ) )
(3)没有能量损失的变压器叫作理想变压器．( (4)理想变压器的输入功率大于输出功率．(
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
Um 解析： 根据 u＝Umsin ωt 及 U＝ 、 理想变压器的规律、 2 欧姆定律和电功率公式解决问题． Um ω 根据 u1＝12 2sin 100πt V 及 U＝ 知 U1＝12 V，f＝ ＝ 2π 2 U1 n1 n2 1 50 Hz，选项 A 错误；根据 ＝ 得 U2＝ U1＝ ×12 V＝6 V， U2 n2 n1 2 U2 6 即 V 的读数为 6 V，选项 B 错误；根据 I2＝ ＝ A＝1 A，即 RL 6
2017-2018学年高中物理人教版选修3-2课件：5.4 变压器
3．负载制约 (1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1 ＋P负2＋…； (2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定， I2＝P2/U2； (3)总功率P入＝P线＋P2 即变压器的输入功率是由输出功率决定的。
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电 阻变化的情况，进行动态分析的顺序是： R→I2→P2→P1→I1。 (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比变化的情 况，进行动态分析的顺序是：n1、n2→U2→I2→P2→ P1→I1。
I2＝UR2＝11000 A＝10 A，A 错误；
1 分钟内电阻发出的热量 Q＝I2Rt＝102×10×60 J＝ 6×104 J，C 错误；
变压器的输入功率等于输出功率，即 P 入＝P 出＝U2I2＝ 100×10 W＝1×103 W，故 D 正确。
[答案] D
对于理想变压器来说，变压公式和输入功率等于 输出功率是普通适用的规律，对于有几个副线圈的理 想变压器，电流公式就不能使用了。
由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压 U1
＝E1，副线圈两端的电压 U2＝E2，所以UU12＝nn12。
当有nLeabharlann 组线圈时，则有：U1＝U2＝U3…… n1 n2 n3
4．功率关系 理想变压器没有能量损失，有 P 入＝P 出。 5．电流关系 由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2， 得II21＝UU21＝nn21。 当有多个副线圈时 I1U1＝I2U2＋I3U3＋…… 得 I1n1＝I2n2＋I3n3＋……
(2)对于理想变压器，UU12＝nn12，P 入＝P 出的关系式无论副 线圈有几个线圈都是成立的，但II21＝nn21，只有副线圈只有一 个线圈时才成立。
人教版物理选修3-2课件：5.4变压器 (共19张PPT)
U1
n1 n2
U2
即：原、副线圈中的电流之比跟它们的线圈匝数 成反比。
注意：
变压器只改变交流电的电压，不改变交流 电的周期和频率 输出电压U2由输入电压U1和原、副线圈匝 数比决定 输入功率P1由输出功率（负载功率）P2决定
六、课堂小结
本节课主要学习了关于变压器的以下内容： 1．结构：变压器主要由铁芯和线圈组成。 2．作用与原理：变压器可改变交变电流的电 压和电流，利用了互感现象。 3．理想变压器：没有能量损失的变压器，是 理想化模型。即 I1 N 2 U 1 N1 P输出=P输入 I N U N
3、如图，一台理想变压器，原线圈2200 匝，副线圈440匝，副线圈接一个100Ω 的负载电阻。若把原线圈接在220V交 流电源上，则电压表示数为____V，电 流表示数为_____A。
八、学以致用
思考：交流电压表有一定的量度范围，它 的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的 电压。如何测量高压线上的交流电压？
I1 n1 n2 I
2
U E
1 1
E U
2 2
E1/n1= E2/n2
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2
五、理想变压器变流规律 由于能量守恒，原、副线圈功率相等 P1= P2
I1 I2
又因 P1= U1I1
P2= U2I2 所以
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
。
3
1
n1 U2
2
3
实验结论：原副线圈两端电压之比
等于这两个线圈的匝数之比
电压与匝数的关系： U1/U2= n1/n2
若n2>n1，则U2 ＞ U1 若n2<n1，则U2 ＜ U1 称为 称为 升 压变压器 降 压变压器
2018秋物理选修3-2课件：第五章4变压器
判断正误
(1)变压器可以改变直流电源的电压．(×) (2)镇流器的工作原理是自感；变压器的工作原理是 互感．(√) (3)变压器的原副线圈是固定不变的．(×)
小试身手
1.如图所示，理想变压器原、副 线圈匝数之比 n1∶n2＝4∶1，当导线 在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表
的示数是 12
mA，则副线圈中电流表 的示数是( )
小试身手
2．一理想变压器、原线圈和副线圈的匝数分别为 n1 和 n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别 为 U1 和 U2、I1 和 I2、P1 和 P2，已知 n1＞n2，则下列判断 错误的是( )
A．U1＞U2 B．P1＝P2 C．I1＜I2 D．P1＞P2
解析：因变压器为理想变压器，故有UU12＝nn12，P1＝P2， 由题意知 n1＞n2，则 U1＞U2，又因 I1U1＝I2U2，则 I1＜I2， 故选项 A、B、C 正确．
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：
ΔΦ
Δt
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 .
3．负载制约． (1)变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，P2＝ P 负 1＋P 负 2＋…； (2)变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压 U2 确 定，I2＝UP22； (3)总功率 P 入＝P 线＋P2，即变压器的输入功率是由 输出功率决定的．
高中物理人教版选修3-2课件：5.4变压器 (共20张PPT)
1.U1由电源决定； 2.U2由U1和匝数比决定； U2＝n2/n1·U1 3.输入功率P1由输出功率P2决定； P1＝P2 4.I2由U2和负载决定； I 2＝U 2／R 5.I1由I2和匝数比决定； I1＝n2/n1·I2
I2 n 2U 2 R
U1 n1
有多个副线圈的理想变压器
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 n2 U2 为I1、I2和I3,则各个 U1 n1 量之间的关系： U
E 1 n1 E 2 n2
原 U1线 ∽ 圈
n1 n2
若不考虑原副线圈的内阻有:
U1=E1
U2=E2
U 1 n1 U 2 n2
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
U 1 n1 U 2 n2
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器
n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
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 现了电能到磁场能再 到电能转化。
∽ U1
n1
n2
U2
∽
原 线 圈
铁芯
副 线 圈
思考：若给原线圈接直流电压U1， 副线圈电压U2 ？
理想变压器
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。
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%
I2 n 2U 2 R
U1 n1
有多个副线圈的理想变压器
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 n2 U2 为I1、I2和I3,则各个 U1 n1 量之间的关系： U
E 1 n1 E 2 n2
原 U1线 ∽ 圈
n1 n2
若不考虑原副线圈的内阻有:
U1=E1
U2=E2
U 1 n1 U 2 n2
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
U 1 n1 U 2 n2
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器
n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
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 现了电能到磁场能再 到电能转化。
∽ U1
n1
n2
U2
∽
原 线 圈
铁芯
副 线 圈
思考：若给原线圈接直流电压U1， 副线圈电压U2 ？
理想变压器
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。
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%
2018版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
律的应用
1．理想变压器的特点 (1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量． (2)变压器的铁芯不漏磁． (3)在铁芯内产生的感应电流及产生的热量不计． 理想变压器是 一个没有能量损失的理想化模型．
2．理想变压器中的几个关系 关系 关系式 说明 (1)若 n1<n2，则 U1<U2，就是升压 U 1 n1 电压关系 变压器(2)若 n1>n2，则 U1>U2，就 U2＝n2 是降压变压器 没有能量损失的理想变压器输入 功率关系 P 入＝P 出 功率等于输出功率 I1 n2 适用于只有一组副线圈的情况 ＝n I 电流关系 2 1 n1I1＝n2I2＋n3I3＋„ 适用于多个副线圈输出的情况
特别提醒 (1) 理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是 “ 量出为 入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输 入功率． (2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源， 对 负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法.
例 1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
二、电压与匝数的关系 阅读教材第42页“电压与匝数的关系”部分，回答下列问题. 1．理想变压器：没有能量损失的变压器． 2．电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比，等于两个线 U1 n1 圈的匝数之比，即：U ＝n . 2 2 3．两类变压器 (1)副线圈电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器． (2)副线圈电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器． 4．应用 (1)远距离输电中，升压和降压后提供给用户． (2)满足各种不同电压要求的用电设备．
1．理想变压器的特点 (1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量． (2)变压器的铁芯不漏磁． (3)在铁芯内产生的感应电流及产生的热量不计． 理想变压器是 一个没有能量损失的理想化模型．
2．理想变压器中的几个关系 关系 关系式 说明 (1)若 n1<n2，则 U1<U2，就是升压 U 1 n1 电压关系 变压器(2)若 n1>n2，则 U1>U2，就 U2＝n2 是降压变压器 没有能量损失的理想变压器输入 功率关系 P 入＝P 出 功率等于输出功率 I1 n2 适用于只有一组副线圈的情况 ＝n I 电流关系 2 1 n1I1＝n2I2＋n3I3＋„ 适用于多个副线圈输出的情况
特别提醒 (1) 理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是 “ 量出为 入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输 入功率． (2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无阻电源， 对 负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法.
例 1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
二、电压与匝数的关系 阅读教材第42页“电压与匝数的关系”部分，回答下列问题. 1．理想变压器：没有能量损失的变压器． 2．电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比，等于两个线 U1 n1 圈的匝数之比，即：U ＝n . 2 2 3．两类变压器 (1)副线圈电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器． (2)副线圈电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器． 4．应用 (1)远距离输电中，升压和降压后提供给用户． (2)满足各种不同电压要求的用电设备．
人教版高中物理选修3-2第五章变压器课件(16页)-PPT优秀课件
使用时把原线圈与电 路串联，原线圈匝数少 于副线圈匝数
人教版高中物理选修3-2第五章第4节 变压器 课件（ 共16张P PT）【 PPT优 秀课件 】-精美 版
课堂练习
1、一台理想变压器原线圈的匝 数为4400匝,与220V的电源相连, 当副线圈接入额定电压为36V的 灯泡时,能够正常发光.则变压器副
人教版高中物理选修3-2第五章第4节 变压器 课件（ 共16张P PT）【 PPT优 秀课件 】-精美 版
3、互感器 分类：电压互感器和电流互感器
使用时把原线圈与电 路并联，原线圈匝数多 于副线圈匝数
人教版高中物理选修3-2第五章第4节 变压器 课件（ 共16张P PT）【 PPT优 秀课件 】-精美 版
副线圈回路有： E2=U2+I2r2 ≈U2
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2，则：
U 1 n1 U 2 n2
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器 n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
人教版高中物理选修3-2第五章第4节 变压器 课件（ 共16张P PT）【 PPT优 秀课件 】-精美 版
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12mA,则电流表A2的示数为( B ) A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R的值有关
人教版高中物理选修3-2第五章第4节 变压器 课件（ 共16张P PT）【 PPT优 秀课件 】-精美 版
人教版高中物理选修3-2第五章第4节 变压器 课件（ 共16张P PT）【 PPT优 秀课件 】-精美 版
1.输入功率P1由输出功率P2决定； P1＝P2
人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.4 变压器(共30张PPT)
4.变压器
第一课时
话题引入：
用电器 随身听 扫描仪 手机充电器
录音机
额定工作电压
用电器
额定工作电压
3V
机床上的照明灯
12V
防身器
4.2V 4.4V 5.3V 黑边电视机显像管
36V 3000V 几万伏
6V 9V 12V 彩色电视机显像管 十几万伏
但我们国家民用统一供电均为220V，那么 如何使这些额定电压不是220V的电器设备 正常工作呢？
理论分析：理想变压器的端电压与匝数的关系
(1)穿过原副线圈的磁通量在每时每刻都是相同的，则 其磁通量的变化量也是相同的，则可得：
E1 n1 t , E2 n2 t
(2) 原副线圈中的感应电动势与匝数成正比：
E1 n1 E2 n2
(3) 由于没有内阻:E1=U1,E2=U2
U1 n1 U 2 n2
（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是 什么？
（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为 什么会产生感应电流？
答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同， 流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们 产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零 而不变，线圈中不产生感应电流．
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流 回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩 余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b 侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电 流．
对于理想变压器线圈没有内阻，端电压等于电动势：
（2）电流与匝数的关系 根据能量守恒，原副线圈的功率满足的关系：
（3）推广到多个副线圈的情形：
4.如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两
组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W” 的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：
第一课时
话题引入：
用电器 随身听 扫描仪 手机充电器
录音机
额定工作电压
用电器
额定工作电压
3V
机床上的照明灯
12V
防身器
4.2V 4.4V 5.3V 黑边电视机显像管
36V 3000V 几万伏
6V 9V 12V 彩色电视机显像管 十几万伏
但我们国家民用统一供电均为220V，那么 如何使这些额定电压不是220V的电器设备 正常工作呢？
理论分析：理想变压器的端电压与匝数的关系
(1)穿过原副线圈的磁通量在每时每刻都是相同的，则 其磁通量的变化量也是相同的，则可得：
E1 n1 t , E2 n2 t
(2) 原副线圈中的感应电动势与匝数成正比：
E1 n1 E2 n2
(3) 由于没有内阻:E1=U1,E2=U2
U1 n1 U 2 n2
（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是 什么？
（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为 什么会产生感应电流？
答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同， 流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们 产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零 而不变，线圈中不产生感应电流．
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流 回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩 余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b 侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电 流．
对于理想变压器线圈没有内阻，端电压等于电动势：
（2）电流与匝数的关系 根据能量守恒，原副线圈的功率满足的关系：
（3）推广到多个副线圈的情形：
4.如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两
组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W” 的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
教学重点
探究变压比和匝数比的关系
教学难点
探究变压比和匝数比的关系
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯 变压器
一个线圈连到学生电源的两端 分别通以两种电流： ①恒定直流电
②正弦交流电
另一个线圈连到额定电压为3.8V的小灯泡上
小灯泡可能发光吗？ 不发光 发光
用电器
随身听 扫描仪 手机充电器 录音机
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
主线圈 匝数减半
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
探究变压器两端电压与匝数的关系
线圈两端电压与 主线圈匝数 的关系
实验表明 主线圈电压和副线圈匝数不变的情况下， 主线圈匝数越少，副线圈的电压越大
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
探究变压器两端电压与匝数的关系
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主 线圈电压）的关系
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
探究变压器两端电压与匝数的关系
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主 线圈电压）的关系
实验表明 主线圈和副线圈匝数不变的情况下， 主线圈输入电压越大，副线圈输出电压越大
作用：变电压、变相位、变阻抗、电气隔离
变压器结构的反思
变压器原线圈和副线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通
变压器结构的反思
变压器为什么不能改变恒定电流的电压？
恒定电流的电压加在变压器的原线圈上时，通过原线圈的电流是恒定电 流，即电流的大小和方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不 变。
因此，在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端也没有电压，所以 变压器不能改变恒定电流的电压
人教版高二物理选修3-2第五章：5.4变压器课件(共18张PPT)
一个线圈连到电源的两端：
(1)直流
(2)交流
另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？
7
二、工作原理 交流电
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
原线圈 产生感应电 动势
在铁芯中 产生变化 的磁通量
副线圈 产生感应电 流
互感现象是变压器工作的基础 8
思考：
1、实际的变压器在运行时，哪些地方有能量 损耗呢？
2、为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变 磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？
理想变压器
为了便于研究，我们忽略能量在转 换过程中的损失，引入一种新的
理想化模型------理想变压器
无磁损 无铁损 无铜损
理想变压器的功率关系为：P1 P2
10
三、变压器的变压规律
思考：原、副线圈的电压与什么因素有 关系？请你根据所学过的知识进行猜想。
复习提问
1、产生感应电动势条件是什么？ 2、法拉第电磁感应定律内容 3、什么是互感现象？
生活中需要各种电压
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
手变机充压电器器4.就2V 4是.4V改5.3V变黑白交电视流机显电像管压的1~2设万伏备
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 3~4万伏
U1= E1
U1 n1
U2= E2
U2 n2
14
实验和理论分析都表明：理想 变压器原副线圈的电压跟它们的匝 数成正比
U1 n1 U2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器
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降压变压器
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根据法拉第电磁感应定律 得：原、副线圈中产生的 感应电动势分别是：
I1
U1 n1
I2
n2 U2
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻有
U1=E1 U2=E2
2.互感器
钳式电流仪
V
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
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A
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝 数少于副线圈匝数
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可拆式变压器
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各式变压器
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2018-2019年高中物理人教版选修3-2课件：第5章 4变压器
感应电动势 。 场在副线圈中产生_____________
3．作用
周期 和_____ 频率 。 改变交变电流的____ 电压，不改变交变电流的_____
电压与匝数的关系 1．理想变压器
没有___________ 能量损失 的变压器。
2．电压与匝数的关系 匝数 之比， 原、 副线圈的电压之比， 等于两个线圈的______ 即： n1 U1 ＝______ n2 。 U2 3．两类变压器 低 的变压 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压 ___ 器。 高 的变压 (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压 ___ 器。
(2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无内阻电
源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析 的方法。
(苏州市 2013～2014 学年高二上学期期末)用电高峰期， 电 灯往往会变暗，其原理可简化为如下物理问题，如图所示，理 想变压器副线圈上， 通过输电线连接两只相同的灯泡 L1 和 L2， 输电线的等效电阻为 R，原线圈输入有效值恒定的交流电压， 当开关 S 闭合时， 以下说法中正确的是 导学号 12220254 (
课堂情景切入
在旷野、村庄、学校、工厂……随处可见大小不同形状各
异的“变压器”，它能把高电压降为低电压，又能把低电压变
为高电压。如此神奇的“变压器”是怎样构成的，它的工作原 理是什么？
知识自主梳理
变压器原理
1．构造
由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。
交流电源 相连的线圈。 (1)原线圈：与___________ (2)副线圈：与______ 负载 相连的线圈。 2．原理 互感 现象是变压器的工作基础。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
高中物理人教版选修3-2课件：5.4变压器
思维脉络
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一
变压器
二 三
首 页
X 新知导学 Z 重难探究
INZHIDAOXUE
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D 当堂检测
ANGTANGJIANCE
一、变压器的原理
1.构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成(如图所示)。
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变压器
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探究一
探究二
探究一理想变压器基本关系的理解及应用 问题导引
如图为一理想变压器结构示意图,请思考 :
穿过原、副线圈的磁通量的变化率有什么关系? 提示对于理想变压器,穿过原、副线圈的磁通量相等,所以磁通 量的变化率也相等。
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(1)原线圈 :与交流电源相连的线圈。 (2)副线圈 :与负载相连的线圈。 2.原理 变压器工作的基础是互感现象。 3.作用 改变交变电流的电压。
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人教版高中物理选修3-2：5.4变压器课件
3.理想变压器特点： ①变压器铁芯内无漏磁
②原、副线圈不计内阻
③忽略铁芯产生的热量
4.理想变压器规律：
①功率关系： P入= P出
③电压关系：
U1 U2
n1 n2
5.几种常见变压器：
②频率关系： f 1 = f 2
④电流关系： I1 n2 I 2 n1
课堂练习
例1、理想变压器在正常工作时，原、副线圈中不相
5
变压器的工作原理
原线圈 接
交流电
原线圈中的 磁场发生改
变
在铁芯中 产生变化 的磁通量
～ U1
U2 ×
副线圈 有
感应电流
副线圈 产生感应 电动势
副线圈 的磁通量
发生改变
变压器的工作原理 铁芯
——互感现象
e
原
∽U1 线 圈
n1 n2
副
线 U2 圈
0
t1
t2 t3
t
t4
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
理想变压器规律 （二）频率关系
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．
f1= f2
铁芯
原 ∽U1线
f1 圈
n1 n
2
副 线 U2
圈 f2
变压器不能改变交变电流的频率．
理想变压器规律
（三）电压关系 实验探究线圈两端的电压与线圈匝数有什么关系？
实验思路：
给原线圈通一定大小的交流电压，通过改变原副线 圈的匝数，分别测出副线圈两端的电压，来探究线 圈两端的电压与线圈匝数的关系。
电能 转→化 磁场能 转→化 电能
=0 若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
第五章 交变电流
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4 变压器
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D典例透析
IANLITOUXI
(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 得 ������2 ������2 。 ������1 ������1 ������2
=
������2 ������ ,由 1 ������1 ������2
=
������1 ������2
=
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(2)变压器的示意图及符号
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D典例透析
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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”)
D典例透析
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如果我们想绕制一个升压变压器,应该怎么做呢?这种情况下,哪 一个线圈应该用粗一点的导线绕制呢? 提示:根据理想变压器的电压关系,只需要副线圈的匝数比原线 圈的匝数多即可。由于匝数少的线圈通过的电流大,所以原线圈应 该用较粗的导线绕制。
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1.变压器的原理 (1)变压器的构造
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=
������2 ������2
=
������3 ������3
=
Δ������ ������1 , 所以有 Δ������ ������2
=
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(4)电流关系 由于不计各种电磁能量的损失,输入功率等于输出功率,即 P1=P2。因为 P1=U 1I1,P2=U2I 2,则 U 1I 1=U2I 2,所以
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1.理想变压器的基本关系推导 (1)功率关系 理想变压器为一理想化的模型,其特点是 ①不计铜损,即变压器的原、副线圈的内阻很小,可以忽略,在有 电流通过时认为不产生焦耳热; ②不计铁损,即变压器铁芯内不产生涡流,无热损耗; ③不计漏磁,即原、副线圈的磁通量总保持相同。 可见理想变压器不计一切电磁能量损失,所以理想变压器的输入 功率等于输出功率,即P入=P出。
= ������1
������ , ������
副线圈中������2 =
=
������1 。 ������2
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(3)电压关系 由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U1=E1,副线 圈两端的电压U2=E2,所以 ������1 = ������1 或 ������1 = ������2 。
如果变压器的原线圈接入恒定电流,变压器能起到变压作用吗? 接入大小变化的直流电流呢? 提示:不能 能
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2.理想变压器的概念与规律 (1)概念:没有能量损失的变压器叫理想变压器,它也是一种理想 化的模型。 (2)基本关系(只有一个副线圈时)
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变压器
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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电压关系: ������ = ������1 。 ②电流关系:
������1 ������2
2
������
������
=
������2 。 ������1
2
③功率关系:P1=P2(即 U 1I1=U2I 2)。
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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
������2 ������2 ������1 ������2
温馨提示 a.对于公式
������1 ������2
=
������1 , ������2
无论副线圈一端是空载还是有负载,都是适用的。
������1 b.若变压器有两个副线圈,则有 ������1 ������1 ������1 ������1 ������2 ������2 , = 或 = 。 ������2 ������3 ������3 ������3 ������3