高三物理变压器教学

高三物理变压器教学课件第1页，共29页，2023年，2月20日，星期四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4.2V4.4V5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V9V12V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的呢？

第2页，共29页，2023年，2月20日，星期四几种常见的变压器第3页，共29页，2023年，2月20日，星期四n1U1原线圈（初级线圈）：跟电源相连，用绝缘线绕成的n2U2副线圈（次级线圈）：跟负载相连，用绝缘线绕成的闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。一、变压器的构造注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。第4页，共29页，2023年，2月20日，星期四问题：①变压器原线圈和副线圈电路是否相通？

②变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈两端的交流电压U2是怎样产生的？

U1U2

∽n1n2∽结构示意图n1n2电路中的符号(不相通）第5页，共29页，2023年，2月20日，星期四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副线圈中如有电流在铁芯中产生变化的磁通量原线圈产生感应电动势二、变压器的工作原理互感现象是变压器工作的基础第6页，共29页，2023年，2月20日，星期四二、变压器的工作原理------互感现象强调：①原、副线圈之间是通过交变磁场相互联系的，且穿过它们的磁通量始终相等。②从能量的角度看，显然变压器不能产生电能，只是通过交变磁场传输电能。

原线圈副线圈铁芯∽

U1U2n1n2∽思考：若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2

情况怎样？U2＝0第7页，共29页，2023年，2月20日，星期四问题1：原、副线圈不套在闭合铁芯上，是否仍然存在互感现象？问题2：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？（铁芯的作用是什么？）（仍存在）如果无铁芯，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，由于铁芯被磁化，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。原线圈副线圈铁芯∽

U1U2n1n2∽第8页，共29页，2023年，2月20日，星期四

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。理想变压器

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。第9页，共29页，2023年，2月20日，星期四三、理想变压器的变压规律原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E1=n1/tE2=n2/t若不考虑原副线圈的内阻有

U1=E1

U2=E2

原线圈副线圈铁芯∽

U1U2n1n2∽第10页，共29页，2023年，2月20日，星期四

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n2>n1U2>U1-----升压变压器n2<n1U2<U1-----降压变压器第11页，共29页，2023年，2月20日，星期四四、理想变压器的变流规律1.理想变压器输出功率应等于输入功率即:U1I1=U2I2P出=P入第12页，共29页，2023年，2月20日，星期四2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比注意：此式只适用于有一个副线圈的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。第13页，共29页，2023年，2月20日，星期四一、变压器的构造

1．构造：

2．示意图

3．电路图中符号二、变压器的工作原理——

互感现象

1、变压器只能改变交流电的电压和电流

2、能量转化：电能→磁场能→电能

3、理想变压器P入＝P出三、理想变压器的变压规律

U1/U2=n1/n2四、理想变压器的变流规律：

I1/I2=n2/n1

小结第14页，共29页，2023年，2月20日，星期四

练习1、理想变压器原、副线圈的匝数比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的示数为12mA，则电流表A2的示数为（）

A．3mAB．0C．48mAD．与负载R的值有关B第15页，共29页，2023年，2月20日，星期四1803A

练习2、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=_____，通过原线圈的电流I1=______。(1)U1=220V,U2=36V,U1/U2=n1/n2(2)I2=P2/U2=660/36A,I1/I2=n2/n1或P1=P2=660W,I1=P1/U1第16页，共29页，2023年，2月20日，星期四AV~R1R2SA.U增大、I增大、PR1增大C.U减小、I减小、PR1减小D.U不变、I减小、PR1不变B.U不变、I减小、PR1

增大

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

思考：变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系是怎样的？第17页，共29页，2023年，2月20日，星期四

练习4、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4:1，原线圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻B阻值相等。ab端加一交流电压U后，（1）两电阻消耗的功率之比为多少？（2）两电阻两端电压之比为多少？（3）B电阻两端电压为多少？n1n2BAUab（1）1:16（2）1:4

（3）

UB=174U第18页，共29页，2023年，2月20日，星期四第19页，共29页，2023年，2月20日，星期四U1I1I2n1n2U2R

变压器输入输出电压、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＝P22.U1由电源决定；3.U2由U1和匝数比决定；

U2＝n2/n1·U14.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R5.I1由I2和匝数比决定；

I1＝n2/n1·I2第20页，共29页，2023年，2月20日，星期四六、有多个副线圈的理想变压器的问题

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，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：第21页，共29页，2023年，2月20日，星期四第22页，共29页，2023年，2月20日，星期四例、一台理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，两个副线圈的匝数分别是n2＝60匝，n3＝600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I2＝1A，I3＝4A，求原线圈中的电流。2.24A第23页，共29页，2023年，2月20日，星期四练、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：（1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流I1。n3n2n1（1）n2

＝1320匝n3=72匝（2）I1=0.095A第24页，共29页，2023年，2月20日，星期四例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n1:n2＝2：1.在不接负载的情况下，则（）A．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为110VBD

第25页，共29页，2023年，2月20日，星期四练习、一理想变压器如图所示，在n1两端接交流电U1＝220V，n1为4400匝，n2为1100匝。若要使U3＝U2，求n3。

n3＝2200匝第26页，共29页，2023年，2月20日，星期四练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1（）A、也能正常发光B、较另三个灯暗些C、将会烧坏D、不能确定n2n1L3L4L1L2A第27页，共29页，2023年，2月20日，星期四五、几种常用变压器