人教版选修3-2第五章第4节变压器

1、 教学反思教学反思 第六周的教学中，交变电流电流第六周的教学中，交变电流电流产生的条件需要加强理解，交流电产生的条件需要加强理解，交流电变的物理量要加强理解。变的物理量要加强理解。 第七周完第第七周完第4节的内容，准备节的内容，准备5课课时。时。教学目标：教学目标：1.知道变压器的构造知道变压器的构造2理解变压器的工作原理理解变压器的工作原理3理解变压器的原、副线圈中电压与匝数理解变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系，能用它的关系，能用它来分析解决基本问题来分析解决基本问题重点难点：重点难点：1.变压器的工作原理变压器的工作原理2推导变压器原、副线圈电流与匝数的关推导变压器原、副线圈电流与匝数

2、的关系系 第1课时用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 在在需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。变压器变压器变压器变压器就是就是改变改变交流交流电压电压的设备的设备在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。城乡变压器城乡变压器各式变压器各式变压器

3、可拆式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器观察变压器结构2.2.示意图示意图铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈3.3.电路图中符号电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘n1n21.1.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （2 2）原线圈）原线圈( (初级线圈初级线圈) )（3 3）副线圈）副线圈( (次级线圈次级线圈) ) 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈上，一个线圈连到交流电源连到交流电源的两端，另一个线圈连到小的两端，另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。灯泡上。小灯泡可能发光

4、吗？说出你的道理。 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( U2、I2)思考思考: :若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?=0 故变压器只有工作在交流电路中。（原线圈接的故变压器只有工作在交流电路中。（原线圈接的电流、电压要变，才会有互感现象，变压器才可电流、电压要变，才会有互感现象，变压器才可以起到变压作用。）以起到变压作用。） 因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所 以原副线圈中的以原副线圈中的磁通量磁

5、通量，磁通量的变磁通量的变 化量化量 、磁通量的变化率磁通量的变化率都相同。都相同。无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理想变压器的特点：没有能量损失的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备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%97%99%99%，所以理论研究时我们把它当成，所以理论研究时我们把它当成100%100%（理想（理想变压器）是没有问题的。变压器）是没有问题的。 理想变压器也是一个理想化模型。 请根据互感原理推导变压器原、副线请根据互感原理推导变压器原

6、、副线圈的电压与匝数的关系。圈的电压与匝数的关系。理论推导I1I2n1n2U1U2根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律得：原、副线圈中产生的得：原、副线圈中产生的感应电动势分别是：感应电动势分别是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t t若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnUU2121nnEE1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器注：此公式无论副线圈一端是空载还注：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。

7、是有负载，都是适用的。2121nnUU 理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电压电压跟它们跟它们的的匝数匝数成成正比正比 第2课时理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率即即: : 121221nnUUII理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流电流跟它们跟它们的的匝数匝数成成反比反比功率关系功率关系理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率当副线圈为断路时，入功率等于输出功率当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零对有多个副线圈输出原线圈输入功率为零对有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和时，输入功率等

8、于副线圈上输出功率之和频率关系频率关系变压器不能改变交变电流的频率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中激发出同频率的交流电变压器工作时的制约关系变压器工作时的制约关系1电压制约电压制约当变压器原、副线圈的当变压器原、副线圈的匝数比匝数比(n1/n2)一定时，一定时，输出电压输出电压U2由输入电压由输入电压U1决定，决定，即即U2n2U1/n1.2电流制约电流制约当变压器原、副线圈的匝数比当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，一定，且输入电压且输入电压U1确定时，确定时，原线圈中的电流原线圈中的电

9、流I1由由副线圈中的输出电流副线圈中的输出电流I2决定，即决定，即I1n2I2/n1.3负载制约负载制约(1)变压器副线圈中的功率变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，由用户负载决定，P2P负负1P负负2；(2)变压器副线圈中的电流变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压由用户负载及电压U2确定，确定，I2P2/U2；(3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多，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，少，因而输出功率决定输入功率，P1P2；即即变压器的输入功率是由输出功率决定的

10、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原、副线圈匝数比不变，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电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是RI2P2P1I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化负载电阻不变，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而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1.特别提醒：理想变压器的副线圈可看做给用户供特别提醒：理想变压器的副线圈可看做给用户供电的无阻电源，对负载电路进行

11、动态分析时，可电的无阻电源，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以参照直流电路动态分析的方法 第3课时即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1对理想变压器，下列说法中正确的是对理想变压器，下列说法中正确的是()A原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大大而增大B原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大而增大C原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化变化D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零当副线圈的电流为零时，原线

12、圈的电压也为零AB对变压器原理的理解对变压器原理的理解图图543BC变式训练变式训练1(2011年高考浙江理综卷年高考浙江理综卷)如图如图544所示，在铁芯上、下分别绕有匝数所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和和n2200的两个线圈，上线圈两端与的两个线圈，上线圈两端与u51sin 314t V的的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是交流电压表的读数可能是()A2.0 VB9.0 VC12.7 V D144.0 V图图544A解析解析： 选选 A.由由U1n1U2n2得得 U2n2U1n1， 其中其中 U1512V，得

13、得 U2514 2V9.0 V， 因此题中两线圈并非处于理因此题中两线圈并非处于理想状态想状态，会出现漏磁会出现漏磁，所以交流电压表的读数小所以交流电压表的读数小于于9.0 V，故选项，故选项 A 正确正确 第4课时 如图如图545所示，一台有两个副线圈的变压器，所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数原线圈匝数n11100 匝接入电压匝接入电压U1220 V的电路的电路中中(1)要求在两个副线圈上分别得到电压要求在两个副线圈上分别得到电压U26 V，U3110 V，它们的匝数，它们的匝数n2，n3分别为多少？分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”

14、“110 V 60 W”的的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？两个用电器，原线圈的输入电流为多少？变压器基本规律的应用变压器基本规律的应用图图545【思路点拨】【思路点拨】解题时应特别把握以下两点：解题时应特别把握以下两点：(1)原、副线圈的电压与匝数的关系原、副线圈的电压与匝数的关系(2)根据原、副线圈的功率关系确定电流关系根据原、副线圈的功率关系确定电流关系【答案】【答案】(1)30 匝匝550匝匝(2)0.36 A【规律总结】对于理想变压器来说，【规律总结】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变压公式和输入功率等于输出功率是普通适用的规律，但对于有几个副线普通适用的规律

15、，但对于有几个副线圈的理想变压器，电流公式就不能使圈的理想变压器，电流公式就不能使用了用了图图546C变压器的动态分析变压器的动态分析 (2010年高考天津卷年高考天津卷)为探究理想变压器原、副线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正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路电路中分别接了理想交流电压表中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想和理想交流电流表交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如，导线电阻不计，如图图547所示当开关所示当开关S闭合后闭合后()图图54

16、7AA1示数变大，示数变大，A1与与A2示数的比值不变示数的比值不变BA1示数变大，示数变大，A1与与A2示数的比值变大示数的比值变大CV2示数变小，示数变小，V1与与V2示数的比值变大示数的比值变大DV2示数不变，示数不变，V1与与V2示数的比值不变示数的比值不变AD【规律总结】【规律总结】处理这类问题的关键是要分清变处理这类问题的关键是要分清变量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系和量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系和制约关系，在理想变压器中，制约关系，在理想变压器中，U2由由U1和匝数比和匝数比决定；决定；I2由由U2和负载电阻决定和负载电阻决定I1由由I2和匝数比和匝数比决定决

17、定变式训练变式训练3(2011年嘉兴高二检测年嘉兴高二检测)如图如图548所所示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交示有一理想变压器，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流电源上，副线圈电路中接入电阻R1和光敏电阻和光敏电阻R2,各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射电阻电阻R2时，各电表的示数变化情况是时，各电表的示数变化情况是()A电流表电流表A1示数变大示数变大 B电流表电流表A2示数变小示数变小C电压表电压表V1示数变小示数变小 D电压表电压表V1示数变大示数变大图图548A思考：交流电压表有一定的量度范围，它

18、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？电压。如何测量高压线上的交流电压？2.2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数数多于副线圈匝数 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路串联，原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数匝数少于副线圈匝数钳式电流仪钳式电流仪 第5课时 练练1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体棒在

19、匀强磁场中向左做匀速直线，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，图中电流表运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表则电流表A A2 2的示数为的示数为 （ ）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关B1803 A练习练习2 2、一理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在电压接在电压220V220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对11 11只并只并联的联的“36V36V，60w”60w”的灯泡供电时，灯泡正的灯泡供电时，灯泡正常发光。

20、由此可知副线圈的匝数常发光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通过原线圈的电流通过原线圈的电流 I I1 1 =_ =_。练练4 4、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图理简图 问：问：（1 1）电路正常工作时，）电路正常工作时，b b线圈是没有电流的，原因是线圈是没有电流的，原因是什么？什么？（2 2）如果站在地上的人不小心接触火线时，）如果站在地上的人不小心接触火线时，b b线圈为线圈为什么会产生感应电流？什么会产生感应电流？图（图

21、（a）A铁铁芯芯图（图（b）C C练练3 3、钳形电流表钳形电流表的外形和结构如图（的外形和结构如图（a a）所示。图（）所示。图（a a）中电流表的读数为中电流表的读数为1.2A 1.2A 。图（。图（b b）中用同一电缆线绕了）中用同一电缆线绕了3 3匝，则匝，则A.A.这种电流表能测直流电流，图（这种电流表能测直流电流，图（b b）的读数为）的读数为2.4A2.4AB.B.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为0.4A0.4AC.C.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为3.6A3.6AD.D.这种电

22、流表既能测直流电流，又能测交流电流，图这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b b）的读数为）的读数为3.6A3.6A答案答案 （1 1）电流互感器）电流互感器a a侧两线圈完全相同，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，产生的磁场相互抵消，b b侧线圈磁通量总为零侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流而不变，线圈中不产生感应电流（2 2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，回发电厂，a a侧两线圈电流大小不等，产生侧两线圈电流大小不等，产生“剩剩余电流余电流”在铁芯中产生变化的在铁芯中产生变化的“剩余磁通剩余磁通”，b b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流流AVR1R2SA A. U . U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大C C. U . U 减小、减小、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小D D. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 不变不变B B. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大练练5 5、 如图所示：理想变压器的原线圈接高如图所示：理想变压器的原线圈接