2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第四节变压器课时练习
新人教版高中物理选修3-2同步教案 第5章 5-4 变压器(2篇)
第四节变压器●本节教材分析变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送交流电不可缺少的装置.在讲解变压器的原理时，要积极引导学生从电磁感应的角度说明：原线圈上加交流电压产生交流电流，铁芯中产生交变磁通量，副线圈中产生交变电动势，副线圈相当于交流电源对外界负载供电.要向学生强调，从能量转换的角度看，变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置，经过转换后一般电压、电流都发生了变化.有的学生认为变压器铁芯是带电的.针对这种错误认识，可让学生根据电磁感应原理，经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电，铁芯内部有磁场（铁芯外部磁场很弱）.要让学生明白，互感现象是变压器工作的基础.要让学生在学习电磁感应的基础上理解互感现象.这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量变化时刻都是相同的.因而，其中的感应电动势之比只与匝数有关.这样，原副线圈的匝数不同，就可以改变电压了.要使学生明白，理想变压器是忽略了变压器中的能量损耗，它的输出功率与输入功率相等，这样才得出原、副线圈的电压、电流与匝数的关系.在解决有两个副线圈的变压器的问题时，不做统一的要求，不必急于去分析这类问题，对学有余力的学生，可引导他们进行分析讨论.变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些，教学中可根据实际情况向学生进行介绍，或看挂图、照片、实物或参观，以开阔学生眼界，增加实际知识.●教学目标一、知识目标1.知道变压器的构造.2.理解互感现象，理解变压器的工作原理.3.理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.4.理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.5.知道课本中介绍的几种常见的变压器.二、技能目标1.用电磁感应去理解变压的工作原理，培养学生综合应用所学知识的能力.2.讲解理想变压器使学生了解建立物理模型的意义.（抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素）三、情感态度目标1.使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的.2.培养学生实事求是的科学态度.●教学重点变压器工作原理.●教学难点变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的.●教学方法实验探究、演绎推理.●教学用具可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等.●课时安排1 课时●教学过程一、引入新课［师］在实际应用中，常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压.各种用电设备所需的电压也各不相同.电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压.一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压.交流便于改变电压，以适应各种不同需要.变压器就是改变交流电压的设备.这节课我们学习变压器的有关知识.二、新课教学1.变压器原理［师］出示可拆变压器，引导学生观察，变压器主要由哪几部分构成？［生］变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）.两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.［师］画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：［演示］将原线圈接照明电源，交流电压表接到不同的副线圈上，观察交流电压表是否有示数？［生］电压表有示数且示数不同.［师］变压器原、副线圈的电路并不相同，副线圈两端的交流电压是如何产生的？请同学们从电磁感应的角度去思考.［生］在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量.这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势.如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势.副线圈两端的电压就是这样产生的.［师］物理上把原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象.互感现象是变压器工作的基础.［生］变压器的铁芯起什么作用？［师］如果无铁芯，并排放置的原副线圈也发生互感现象，但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能.如有铁芯，由于磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率.［生］原副线圈中，感应电动势大小跟什么有关系？［师］与线圈中磁通量变化率及线圈匝数成正比.师生共同活动：1．实验探究得出理想变压器得变比关系2．推导理想变压器的变压比公式.设原线圈的匝数为N 1，副线圈的匝数为N 2，穿过铁芯的磁通量为Φ，则原副线圈中产生的感应电动势分别为E 1=N 1Δt1ΦΔ E 2=N 2Δt Δ2Φ 在忽略漏磁的情况下，ΔΦ1=ΔΦ2，由此可得2121N N E E = 在忽略线圈电阻的情况下，原线圈两端的电压U 1与感应电动势E 1相等，则有U 1=E 1；副线圈两端的电压U 2与感应电动势E 2相等，则有U 2=E 2.于是得到2121N N U U = ［师］请同学们阅读教材，回答下列问题：（1）什么叫理想变压器？（2）什么叫升压变压器？（3）什么叫降压变压器？（4）电视机里的变压器和复读机里的变压器各属于哪一类变压器？［生1］忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，叫做理想变压器.［生2］当N 2＞N 1时，U 2＞U 1，这样的变压器叫升压变压器.［生3］当N 2＜N 1时，U 2＜U 1，这样的变压器叫降压变压器.［生4］电视机里的变压器将220 V 电压升高到10000 V 以上属升压变压器；复读机的变压器将220 V 电压降到6 V ，属于降压变压器.［师］理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？［生］P 出=P 入［师］若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I 1与I 2有什么关系？［生］据P 出=U 2I 2，P 入=U 1I 1及P 出=P 入得：U 2I 2=U 1I 1 则：121221N N U U I I == ［师］绕制原副线圈的导线粗细一样吗？［生］粗细不一样.高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线；低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线.2.几种常见的变压器［师］变压器的种类很多，请同学们阅读教材，了解几种常见的变压器，并回答下列问题：（1）自耦变压器有何特点？（2）自耦变压器如何作升压变压器？又如何作降压变压器？（3）互感器分为哪几类？（4）电压互感器的作用是什么？（5）电流互感器的作用是什么？［生1］自耦变压器只有一个线圈，滑动头位置变化时，输出电压会连续发生变化.［生2］若把整个线圈作副线圈，线圈的一部分作原线圈，为升压变压器；若把线圈的一部分作副线圈，整个线圈作原线圈，为降压变压器.［生3］互感器分为两类，即电压互感器和电流互感器.［生4］电压互感器用来把高电压变成低电压.它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入交流电压表，根据电压表测得的电压U 2和变压比，就可以算出高压电路中的电压.［生5］电流互感器用来把大电流变成小电流.它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入交流电流表.根据电流表测得的电流I 2和变流比，可以算出被测电路中的电流.三、小结本节课主要学习了以下内容：1.变压器主要由铁芯和线圈组成.2.变压器可改变交变电的电压和电流，利用了原副线圈的互感现象.3.理想变压器：忽略一切电磁损耗，有P 输出=P 输入2121N N U U = 1221N N I I = 4.日常生活和生产中使用各种类型的变压器，但它们遵循同样的原理.四、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计1.理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2=10∶1, 如图所示.在原线圈中输入交变电压，其瞬时表达式为U 1=2202sin(100πt ) V ，在副线圈两端接入一灯泡和一只交流电压表，下面说法正确的是A.电压表的示数220 VB.电压表的指针周期性左右偏转C.输出交变电压频率减为5 HzD.灯泡承受电压的最大值是220 V2.（1993年全国）如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线ab 和cd （匝数都为n 1），ef 和gh （匝数都为n 2）组成，用I 1和U 1表示输入电流和电压，I 2和U 2表示输出电流和电压.在下列四种连接中，符合12212121,n n I I n n U U ==的是A.b 与c 连接，以a 、d 为输入端；f 与g 相连，以e 、h 为输出端B.b与c相连，以a、d为输入端；e与g相连，f与h相连为输出端C.a与c相连，b与d相连为输入端；f与g相连，以e、h为输出端D.a与c相连，b与d相连为输入端；e与g相连，f、h相连为输出端3.如图所示的理想变压器供电线路中，若将开关S闭合，电流表A1的示数将_______，电流表A2的示数将_______，电流表A3的示数将_______，电压表V1的示数将_______，电压表V2将_______.（不考虑输电线电压损耗）4.如图，在a、b两端与e、f两端分别加上220 V交流电压时，测得c、d间与g、h间电压均为110 V，若分别在c、d间与g、h间加110 V电压，则a、b间与e、f间电压分别为A.220 V，220 VB.220 V，110 VC.110 V，110 VD.220 V，05.在绕制变压器时，将两个线圈绕在如图变压器铁芯的左右两臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂.已知线圈1、2的匝数比N1∶N2=2∶1，在不接负载情况下A.当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出110 VB.当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压55 VC.当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压220 VD.当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压110 V参考答案：1.A2.AD3.V1、V2均不变，A1变大，A2不变，A3变大4.B5.D●备课资料理想变压器与实际变压器理想变压器是对实际变压器作理想化处理后得到的结果.中学物理教材对变压器的讨论，都是在理想化基础上进行的，即认为变压器线圈电阻为零，磁通量全部集中在铁芯中以及变压器运行时内部损耗忽略不计.由此导出原、副绕组的电压平衡方程：U 1=E 1，U 2=E 2；电压关系：2121N N U U =;电流关系：1221N N I I =和功率传输关系：P 1=P 2.上述关系基本上反映了变压器的运行规律，但理想变压器与实际变压器存在一定的差距，在某些条件下，这种差距还相当大，以致个别公式并不适用.下面从四个方面作进一步分析.（1）原、副绕组的电压平衡方程实际变压器考虑了线圈电阻以及漏磁通的影响，因此其电压平衡方程为：空载时；负载运行时.式中R 1、X 1和R 2、X 2分别为原副绕组的电阻和漏电抗，0⋅I 为空载电流，20⋅U 为副边开路电压.由于电流1⋅I （I 0）在R 1、X 1上的压降与主磁感应电动势1⋅E 相比数值很小，可以忽略，故有1⋅U =-1⋅E .同理，如将2⋅I 在R 2和X 2上产生的压降忽略，则在空载和负载下，均有2⋅U =2⋅E .仅考虑数值大小，我们就得到了理想变压器的电压平衡方程：1⋅U =1⋅E ，2⋅U =2⋅E .不过从下面的分析可知，U 2=E 2的处理是近似的. （2）原、副绕组的电压关系式对于实际变压器，空载时有U 1E 1,U 20=E 2，因此201U U 21E E =21N N .负载时从图所示的外特性曲线可知，当负载为电阻性及电感性时，U 2随I 2的增大而下降，并且功率因数cos φ2愈小，U 2下降愈厉害；当负载为电容性时，U 2随I 2的增大而升高，U 2≠E 2,故21U U ≠2121N N E E =.不过由于电压变动率一般在5%左右，所以近似认为21U U =21N N ，即理想变压器的电压关系成立. （3）原、副绕组的电流关系由磁势平衡方程，可得到实际变压器原、副绕组的电流关系：21201⋅⋅⋅-=I N N I I .因为变压器运行在额定负载时，0⋅I 只占1⋅I 的百分之几，故可略去，即有2121⋅⋅-=I N N I .如只考虑数值关系，则有1221N N I I =，这就是理想变压器的电流关系式. 这里我们要指出，当变压器运行在轻载或空载状态时，I 1/I 2=N 2/N 1不成立，原因是此时0⋅I 与1⋅I 相比，绝对不可以忽略.（4）功率传输关系及效率效率曲线实际变压器输入、输出功率关系为P 1=P Fe +P Cu +P 2，式中P Fe 为铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；P Cu 为铜损，即电流在线圈电阻上消耗的功率.变压器的效率η=P 1/P 2×100%,效率η与输出功率的关系如图所示.如忽略P Fe 和P Cu ，则得到理想变压器功率传输关系：P 1=P 2和η=100%.由于大型变压器运行在额定值附近时，效率可达97%~99.5%，故此时理想变压的关系式均成立.不过请注意，当变压器在轻载和空载条件下运行，其效率是比较低的，也就是此时P 1=P 2、η=100%均不成立.（116）5.4 变压器【教学目标】1．知道变压器的构造及常见的变压器，了解其工作原理。
高中物理人教版选修3-2(课件)第五章 交变电流 4
知，R0的电功率减小，D错误． 【答案】 A
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6．如图5-4-7所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电 阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向 下滑动时( )
【导学号：94530076】
A．A1的读数变大，A2的读数变大 B．A1的读数变大，A2的读数变小 C．A1的读数变小，A2的读数变大 D．A1的读数变小，A2的读数变小
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5．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ห้องสมุดไป่ตู้分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，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的变化而变化的情况，进行动态分 析的顺序是 n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.
向上移动过程中，变压器负载电阻变大，由I2＝UR2知I2变小，故电压表示数不变，
电流表示数变小，由
I1 I2
＝
n2 n1
可知，原线圈中的电流I1也变小．而由P2＝U2I2，P1＝
I1U1可知P1、P2均变小．故变压器的输入、输出功率变小．
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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．频率关系 原、副线圈中电流的频率相同．
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3．电动势关系 由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΔΦt ，根 据法拉第电磁感应定律有E1＝n1ΔΔΦt ，E2＝n2ΔΔΦt ，所以EE12＝nn12. 4．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UU12＝nn12. 当有多个副线圈时，则有：Un11＝Un22＝Un33＝…
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。
《金版教程》2017-2018学年人教版高中物理选修3-2课件：第五章《交变电流》5-4
升压 变压器。
3．理想变压器 没有 能量损失 的变压器。 4．应用 可以满足各种不同电压要求的用电设备，让交流得到广泛的应用。
判一判 (1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。 ( √)
(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)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于 0。
5．变压器工作时的制约关系
n1 n2U1 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比 一定时，输入电压 U1 决定输出电压 U2，即 U2＝ 。 n1 n2
考点一 变压器原理 [重点诠释] 1．变压器的结构 如图所示为变压器的示意图和变压器在电路图中的符号。
(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 圈都绕在叠合而成的硅钢片上，硅钢片都涂有绝缘漆。 (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圈，又叫做次级线圈。
[典题研析] 例 1 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变 压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为 1900 匝，原线圈为 1100 匝，接在有 效值为 220 V 的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载 R 上的功率为 2.0 kW。设此时原线圈中 电流有效值为 I1，负载两端电压的有效值为 U2，且变压器是理想的，则 U2 和 I1 分别约为( )
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(共14张PPT)
B. L1的亮度减弱 D. L2亮度增强
•探究方法小结
原线圈电路中无分压电阻，分析各物理量随负载电阻 变化而变化的情况，顺序是
R→I2→P2→P1→I1
课后探究问题：如图所示，变压器为理想变压器，
交流电源电压恒定，灯泡L1串联在原线圈回路中，灯 泡L2，L3为副线圈的负载，开关S断开时，灯泡L1，L2 的亮度与断开前相比( )
A. L1亮度不变 C. L2亮度不变
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
0பைடு நூலகம்49W
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
Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻 器．V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示 ；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．
下列说法正确的是( )
A．I1和I2表示电流的瞬时值 B．U1和U2表示电压的最大值 C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大 D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小
高中物理选修3-2 第五章交流电-4.变压器(课件)(共70张PPT)
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列 的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
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A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的 增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增 大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
27
A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
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例1、 一个理想变压器，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 （ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
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例3、 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析： 电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器
高级中学高中物理人教版选修32课件：第五章+交变电流第4节+变压器(PPT30张)
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/192021/11/19November 19, 2021
如果理想变压器有多个副线圈，则：
I1 U 1 ＝ I2 U 2 ＋ I3 U 3 -压器
1、自耦变压器 特点：只有一个线圈，可升压，也可降压
2、调压变压器 特点：属于自耦变压器，但电压可连续调节
3、互感器 分类：电压互感器和电流互感器
课堂练习
3、如图所示：理想变压器的原线
圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不
计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么 交流电压表的示数U、交流电流表的示数I 和
用电器上R1的功率PR1将分别（D ）
A. U 增大、I 增大、PR1 增大 B. U 不变、I 减小、PR1 增大
C. U 减小、I 减小、PR1 减小 D. U 不变、I 减小、PR1 不变
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？
需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
变电站的大型变压器
城乡变压器
各式变压器
可拆式变压器
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？
一、变压器的构造
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
铁芯起到了能量转换的作用。
2017-2018学年高中物理第五章交变电流第4节变压器教学案新人教版选修3-2
[ 典例 ] 如图 5-4-7 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。当开关 S 接通时，以下说法中不正确
的是 ( )
图 5-4-7 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
D．此时 a 和 b 的电功率之比为 1∶9
解析：选 AD 设灯泡的额定电压为 U0，输入电压为灯泡额定电压的 10 倍时灯泡正常发
光，则变压器原线圈的电压为 9U0，变压器原、副线圈的匝数比为 9∶1，选项 A 正确，选项
B 错误；由 9U0I a＝ U0I b 得，流过 b 灯泡的电流是流过 a 灯泡电流的 9 倍，根据 P＝ UI， a、 b
变压器的工作原理及规律
1．工作原理
2．基本规律
U1 n1 I 1 n2
(1)
一原一副，
P
入
＝P
出，
U2＝
n2，
I
＝
2
n1
U1 n1 U1 n1 U2 n2
(2)
一原多副，
P
入
＝
P
出，
＝ U2
， n2
＝ U3
， n3
＝ U3
n3
U1I 1＝ U2I 2＋ U3I 3＋…
n1I 1＝ n2I 2＋ n3I 3＋…
n2
5
得 U2＝ n1U1＝11×２20 V ＝ 100 V ，
故电压表的示数是 100 V ， B 错误；
U2 100 I 2＝ R＝ 10 A ＝ 10 A ， A 错误；
1 分钟内电阻发出的热量 Q＝ I 2Rt＝102×10×60 J ＝6×10 4 J ， C错误；
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
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课件第五章《交变电流》的第四节变压器公开课教学共15张PPT
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用电器 额定工作 用电器 额定工作电
电压
压
小灯泡 3.8V
机床上照 36V 明灯
扫描仪 12V
防身器 3000V
手机充 4.2V 4.4V 黑白电视 几万伏
电器 5.3V
机显像管
录音机 6V 9V 12V
彩色电视 十几万伏 机显像管
5.4 变压器
一、变压器的构造
Байду номын сангаас
1.示意图
5v的手机充电？
理想变压器的原线圈的匝数为110匝，
副线圈匝数为660匝，若原线圈接
在6 V的电池上，则副线圈两端电压
为（ ）A A.36 V
B.6 V
C.1 V
D.0 V
小结：
1、变压器的结构
2、变压器的工作原理
3、电压和匝数的关系：
U1 U2
n1 n2
作业：课本第44页，2、3两题
三、电压与线圈匝数的关系
学生探究实验
数据处理
结论： U1 n1 U 2 n2
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。
几种常见的变压器
问题： 220v家庭电路怎么给电压为
原 线∽ U1 圈
铁 芯
n1 n2
2.构造：
（1）原线圈（电压记
副 为U1其匝数用n1表示） U2 ∽线 （2）副线圈（电压记
圈 为U2其匝数用n2表示）
（3）铁芯 （绝缘硅
钢片）
3.电路图中符号
n1
n2
问题：1、变压器副线圈和原线圈 电路是否相通？
人教版高中物理选修3-2课件：第五章 交变电流 第4节
3-2 ·
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第五章 交变电流
解析：①当一个线圈中接上交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变
化的磁场通过闭合的铁芯的导磁作用，进入另一个线圈中，产生感应电动势， 灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。通过互感现象，电源的能量可以从一个线
圈传输给另一个线圈。
②虽然学生电源的电压并不等于灯泡的额定电压，但是灯泡可以正常发 光，这说明，通过中间这个装置——变压器，使加在灯泡上的电压等于灯泡的额 定电压。说明，变压器可以改变交变电流的电压。
3．两类变压器
物 理 选 修
低 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压________ 的变压器。 高 的变压器。 (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压________
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第五章 交变电流
重点难点突破
物 理 选 修
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第五章 交变电流
一、理想变压器的规律
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)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。 (3) 变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功
率。
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第五章 交变电流
2．工作原理 原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈中产生交变磁通 量，从而在副线圈中产生交变电动势；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流 电源向外界负载供电。从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再 将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电压、电流均发生了变化。 3．电动势关系
2017_2018学年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
【例题1】 (多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中一定相 同的物理量是( ) 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 答案:ABC 归纳总结变压器能改变交流电压、交变电流,但不能改变功率和 交变电流的频率。
读一读·思一思
辨一辨·议一议
1.思考辨析。 (1)变压器可以改变直流电源的电压。 ( ) 解析:变压器只能改变交变电流的电压。 答案:× (2)镇流器的工作原理是自感;变压器的工作原理是互感。 ( ) 答案:√ (3)变压器的原副线圈是固定不变的。 ( ) 解析:自感现象是镇流器在断电时产生高电压,变压器的工作基 础是两个线圈的互感现象。 答案:× (4)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。 ( ) 答案:√
1.变压器的工作原理 (1)变压器的变压原理是电磁感应或者说是互感现象。 (2)从能量转化角度看,变压器是把电能化后电压、电流均发生了 变化。 2.电压与匝数的关系 由于互感现象,穿过原、副线圈的磁通量相等,磁通量的变化率
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
学 习 目 标 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
思 维 导 图
读一读·思一思
辨一辨·议一议
一、变压器的原理 阅读教材第41页“变压器的原理”部分,认识变压器的结构,理解变 压器的工作原理。 1.变压器由哪几部分组成?指出图中①②③各部件的名称。
变式训练1(多选)关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是 ( ) A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上,是为了减少磁场能的损失, 有效地传送电能 B.铁芯不用整块金属做成,是为了防止原、副线圈短路,造成危险 C.变压器不改变交变电流的频率,只改变电压大小 D.当原线圈接入大小不断变化的直流电时,副线圈也有电压输出 解析:铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从 而烧坏变压器。 答案:ACD
2017-2018学年高二物理人教版选修3-2课件：5.4 变压器
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”)
1
2
3
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 得 ������2 ������2 。 ������1 ������1 ������2
=
������2 ������ ,由 1 ������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
1
2
3
(2)输入电压决定输出电压。 设理想变压器的原线圈匝数为n1,副线圈匝数为n2,输入电压为U1, 输出电压为U2,则有 ������1 = ������1 , 故������2 = ������1������2 。
������2 ������2 ������1
由于理想变压器的结构确定时,n1、n2均为定值,所以输出电压U2 由输入电压U1决定,与负载电阻的大小无关。U1增大,U2也增大;U1 减小,U2也减小。
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2017-2018学年度高二物理人教版选修3-2第五章交变电流第四节变压器课时练习
一、单选题
1. 如右图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。
现闭合开关，灯泡正常发光。
若用U和1分别表示此时电压表和电流表的读数，则
A．U=110V，1=0.05A
B．U=110V，l=0.2A
C．U=440V，I=0.2A
D．U=440V，1=0.05A
2.
如图所示，电源电压保持不变，若将滑动变阻器触头向左滑动，关于两电表示数变化，下列判断正确的是
A．电流表示数变大，电压表示数变大
B．电流表示数变大，电压表示数变小
C．电流表示数变小，电压表示数变大
D．电流表示数变小，电压表示数变小
3. 用电压为U 的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为的同一小灯泡供电，图甲中R 为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为，若小灯泡均能正常工作，则下列说法正确的是
A ．变压器可能是升压变压器
B ．
C ．甲、乙电路消耗的功率之比为
D ．R 两端的电压最大值为
4. 如图所示，理想变压器原线圈的两端a 、b 接正弦交流电源时，电压表V 的示数为220 V ，电流表A 1的示数为0.20 A ．已知负载电阻R ＝44 Ω，则下列判断中正确的是（电表均为理想交流电表）（ ）
A ．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1
B ．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
C ．电流表A 2的示数为0.1 A
D ．电流表A 2的示数为0.4 A 5. 如图所示 a 、 b 间接入正弦交流电，理想变压器右侧部分为一火灾报警系统原理图， R 2为热敏电阻，随着温度升高其电阻变小，所有电表均为理想电表，电流表 A 2为值班室的显示器，显示通过 R 1的电流，电压表 V 2显示加在报警器上的电压（报警器未画出）， R 3为一定值电阻．当R 2所在处出现火情时，以下说法中正确的是
C ．V 1的示数不变，A 1的示数减小
B ．V 2的示数减小，A 1的示数增大A ．V 1的示数减小，A 2的示数增大
D．V2的示数不变， A2的示数减小
6. 如图所示．一理想变压器的原线圈匝数n 1=1000匝，副线圈匝数n2=200匝，交流电的电动势e=220sin100πtV（不考虑其内阻），电阻R1=88Ω，C为电容器，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则（）
A．电压表的示数为44V
B．电流表的示数为0.1A
C．通过R2的电流始终为零
D．变压器的输入电功率为22W
7. 如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1：n2=22：5，原线圈接u1=220sin 100πt（V）的交流电，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，则（）
A．电阻R2两端电压为50 V
B．通过副线圈的电流为3 A
C．原线圈的输入功率为200 W
D．二极管的反向耐压值应大于50 V
8. 如图所示，理想变压器原线圈的输入电压u=1000sin200πt（V），变压器副线圈与一个定值电阻R=100Ω相连，变压器原、副线圈的匝数n 1：n2=10：1，电压表和电流表均是理想交流表，下列说法正确的是（）
A．输人电压为正弦交变电压，其周期T=0.02s
B．电压表的示数为100V，电流表的示数为10A
C．电压表的示数为100V，电流表的示数为10A
D．电阻R消耗的电功率为
100W
A ．负载功率不能超过44W
B ．副线圈电流最大值不能超过1A
C ．副线圈电流有效值不能超过1A
D ．副线圈电流有效值不能超过10. 理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有（ ）A ．交流电的频率B ．磁通量的变化率C ．功率D ．交流电的峰值11. 如图所示，理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半，二极管D 具有单向导电性（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），R 是可变电阻，K 是单刀双掷开关，原线圈接在电压不变的正弦交流电源上．下列说法正确的是（ ）
A ．若R 阻值不变，当K 分别接1和2时，电压表读数之比为2:1
B ．若R 阻值不变，当K 分别接1和2
时，电压表读数之比为C ．若K 分别接1和2时，R 消耗功率相等，则R 阻值之比为2:1D ．若K 分别接l 和2时，R 消耗功率相等，则R 阻值之比为12. 如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成发动机中矩形线圈所围的面积为S ，匝数为N ，电阻不计，它可绕水平轴OO ′在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P 上下移动时可改变输出电压，R 0表示输电线的电阻．不计交流发电机与降压变压器原线圈间导线电阻，以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断
匝，为保证保险丝不烧断，则（）9.某交流电电路中，有一正工作的变压器，它的原线圈匝数n 1=600匝，电源电压为U 1=220V ，原线圈串联一个0.2A 的保险丝，副线圈n 2=120二、多选题
三、解答题正确的是（
）A ．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e =NBS ωcosωt B ．当滑动触头P 向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高C ．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零D ．当用电量增加时，为使用户电压保持不变，滑动触头P 应向上滑动13. 如图所示，理想变压器原线圈匝数n 1=1000匝，副线圈有两个线圈，匝数分别为n 2=200匝，n 3=500匝，分别接一个R =55Ω的电阻，在原线圈上接入220V 的交流电，求：
（1）两个副线圈上的电压分别是多少？（2）两个副线圈上的电流之比I 2：I 3=？14. 如图所示，交流发电机内阻不计，它通过一个小灯泡L 连接变压器，变压器输出并联24只相同的小灯泡L ，每只灯泡都是“6V 0.25W ”，所有灯
泡都正常发光，导线电阻不计，求：（1）降压变压器初级、次级线圈匝数比（2）发电机的输出功率．。