变压器课件高二下学期物理人教版选择性3

第3节

变压器第3章交变电流与远距离送电变压器的结构线圈1闭合铁芯线圈2主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两组或两组以上的线圈组成。

由涂绝缘漆的硅钢片叠合而成

铁芯

用高强度漆包线绕制而成线圈可以减少涡流的影响也称：绕组变压器的结构一组接交变电源，称原线圈、初级线圈；一组接负载，称副线圈、次级线圈符号图n1n2U1U2原线圈副线圈铁芯U1U2结构简图n1n2两端电压用U1表示；也称输入电压。原线圈的匝数n1两端电压用U2表示；也称输出电压。副线圈的匝数n2原线圈电路中，原线圈相当于用电器副线圈电路中，副线圈相当于电源变压器的工作原理U1U2n1n2~I1I1原线圈两端加上交变电压U1原线圈中就有交变电流I1通过铁芯中产生交变的磁场铁芯中的磁通量就发生变化副线圈也绕在同一铁芯上穿过副线圈的磁通量变化副线圈产生感应电动势E2（交变电压）若线圈电阻不计，则认为U2=E2如果副线圈两端连接负载构成形成闭合回路副线圈中就有交变电流I2通过~虽然原、副线圈的导线互不相连，却可通过变化的磁场传送电能。“电磁感应”RE2通过铁芯传递变压器的工作原理铁芯的作用？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1、虽然原、副线圈中电流所产生的磁场绝大部分通过铁芯，但也有一些“漏”到铁芯外。变压器在工作时会损耗一部分电能。2、铁芯在变化的磁场中会产生涡流而损耗电能。3、原、副线圈都存在电阻也会消耗能量。如果这些损失都可忽略理想变压器1、通过原、副线圈的磁通量变化相同、磁通量变化率也相同；2、在原、副线圈中每匝线圈产生的感应电动势相等

变压器必须输入交变电压，输出也为交变电压改变交变电压的有效值由于匝数不同，两边电压不同原、副线圈中的交流电的频率相同传递磁场能，不是因为铁芯导电铁芯常用互相绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片的导磁率较大，涡流损失较小一般不用铜，因为铜的导磁率很差试用电磁感应定律推导原副线圈电压与匝数的关系

原线圈

E1=副线圈

E2=ΔΦ1=ΔΦ2

(理想变压器)无漏磁E=U线圈无电阻U1U2n1n2大量研究表明：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。U1U2n1n2(1)若n1>n2

则U1>U2

为降压变压器(2)若n1<n2

则U1<U2

为升压变压器降压降得比理想情况低

升压没办法升到理想情况非理想变压器：升压变压器降压变压器若不是理想变压器，则：P入＞P出注意：副线圈必须要组成闭合电路才有电流①当输入电压U1、匝数比不变时，输出电压U2也不会变②当副线圈空载时，I2=0，但是I1≠0此时变压器的输出功率P2=0，即不需要原线圈输入功率，P1=0例1.如图所示，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，电流表A1的示数为12mA，则电流表A2的示数为(

)

A．3mA B．0C．48mA D．与负载的值有关B书本P76D原线圈的电流？判断下列说法是否正确。(1)变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。(

)(2)恒定电流接入变压器后也可发生互感现象，也可起到变压作用。(

)(3)变压器的铁芯由很薄的硅钢片叠合而成。(

)(4)在理想变压器中原、副线圈的磁通量的变化率是一致的。(

)(5)理想变压器可以改变交变电流的频率。(

)(6)电流通过铁芯从原线圈流到副线圈。(

)(7)实际上，升压变压器的原线圈的输入功率、电压和匝数一定小于副线圈的输出功率、电压和匝数。()×√√√×××探究变压器电压与线圈匝数的关系n1n2U1U2实验目的研究变压器电压与线圈匝数间的定量关系。实验器材数据分析实验结论

原副线圈输入输出电压比等于匝数比

例.某兴趣小组用图所示的可拆变压器进行“探究变压器电压与线圈匝数的关系”实验。

(1)下列说法正确的是________。A．变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能C．理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失D．变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零E．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”F．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量G．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路H.为了减少线圈匝数的测量误差，线圈的匝数应该越多越好BCFH(2)实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为________。A．3.0V

B．5.5VC．6.0V D．6.5VD(3)组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，原线圈接12.0V的学生电源，原、副线圈的匝数比为1:2，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是________。A．24V B．30VC．16V D．17VCD(4)该同学正确组装变压器后，用匝数Na＝400和Nb＝800匝的变压器实际测量数据如下表：

根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是__________(选填“Na”或“Nb”)。此时变压器是

（填升压或降压）变压器，

（填原或副）线圈用较粗的导线。Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98Nb降压副(5)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。A．若将可拆变压器上端的横条铁芯取下，则灯泡亮度将变暗B．若提高变压器的输入电压，则灯泡将变亮C．若仅增加原线圈绕制的圈数，则小灯泡的亮度将保持不变D．若仅增加副线圈绕制的圈数，则学生电源的过载指示灯可能会亮起ABDn1n2U1U2线圈两端的电压流过线圈的总电流线圈的功率类型1原线圈串联负载的电路(多选)(2023·浙江温州统考期末)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为1∶2，在原、副线圈的回路中分别接有阻值为R和4R的电阻，原线圈一侧接在电压100V的正弦交流电源上，则(

)

A．副线圈回路中电阻两端的电压为100VB．副线圈回路中电阻两端的电压为200VC．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为1∶1D．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为1∶2AC解题关键：设其中一个线圈的电流大小为I优化大本P94类型2原线圈并联负载的电路

如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻R1＝R2＝10Ω，电流表和电压表均为理想交流电表。若电流表A的示数为1A，则电压表V的示数为(

)

A．2V B．2.5VC．4V D．10VC优化大本P94解题关键：设匝数多（电流小）的线圈电流大小为I0①U1不变、匝数比不变

→U2也不变②

副线圈电阻R变化→I2变化

→I1也变化③变压器的输入功率P1与输出功率P2都发生变化，但P1=P2

不建议使用串反并同！！理想变压器的动态分析原线圈无负载时:U总=U1原线圈并联负载时:U总不变n1：n2不变①U1不变、匝数比不变

→U2不变②

副线圈电阻变化→I2变化

→I1也变化③变压器的输入功率P1与输出功率P2都发生变化，但P1=P2

U总=U1U总U1U2I1I2n1n2

类型1原线圈无负载的动态分析例5（多选）图为街头变压器给用户供电的示意图。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻为R0，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用户用电器增加时，相当于滑动变阻器接入电路中的阻值减小。输入电压可以认为保持不变，不计电表的内阻及变压器上的能量损失，当用户用电器增加时，则(

)A.电压表V2的示数减小B．电流表A1的示数增大C．电压表V3的示数减小D．电流表A2的示数减小BC变压器的输入功率和输出功率如何变化？优化大本P95U总U1U2I2I1n1n2原线圈串联负载时:U总不变n1：n2不变副线圈电阻R变化→I2变化

→I1变化→Ur变化→U1变化→U2变化

一开始，U总、U1、Ur、U2都不变I2减小，I1也减小，Ur减小

，U1增大，U2也增大当R增大时，I2增大，I1也增大，Ur增大

，U1减小，U2也减小当R减小时，U总U1U2I2I1n1n2原线圈串联负载时:U总不变n1：n2不变U1=U总-I1rU2=I2RI2减小，I1也减小U1增大，U2