变压器课件2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第三章交变电流第三节变压器目录01引入新课：生活中的变压器02变压器的结构与原理03理想变压器的工作规律04电压与匝数的关系05电流与匝数的关系06例题讲解与巩固07课堂小结与作业布置引入新课：生活中的变压器思考与讨论：我们生活中哪些地方用到了变压器？它在电路中起到了什么作用？为什么我们需要变压器？手机充电器城市变电站电源适配器变压器的结构与原理（一）：结构组成原线圈(PrimaryCoil)与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈，负责接收输入的交变电流。副线圈(SecondaryCoil)与负载相连的线圈，也叫次级线圈，负责输出变换后的电压。闭合铁芯(ClosedIronCore)由硅钢片叠合而成，用于集中和传递磁场，增强原、副线圈间的磁耦合。原线圈副线圈变压器的示意图及电路符号副线圈原线圈U2

Rn1n2示意图U1铁芯n1n2n1n2无铁芯有铁芯电路符号变压器的结构与原理（二）：工作原理1.通电生磁原线圈通入交变电流，在铁芯中产生交变的磁场。2.传磁交变磁场通过闭合铁芯穿过副线圈，形成磁通路。3.磁生电副线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势。能量角度理解：通过磁场的变化，将电能从原线圈传递到副线圈，并实现电压的变换。理想变压器的工作规律（一）：理想化模型为了便于分析和计算，我们通常研究理想变压器，它满足以下四个理想化条件：1.无漏磁铁芯中的磁通量全部通过原、副线圈，没有磁通量损失，保证了磁耦合的完美性。2.无铜损假设线圈的电阻为零，电流通过时不产生焦耳热，忽略导线本身的能量损耗。3.无铁损铁芯中没有涡流和磁滞损耗，铁芯本身不发热，不消耗能量。4.输入功率等于输出功率理想变压器的能量转换效率为100%，即P₁=P₂。理想变压器的工作规律（二）：电压与匝数的关系公式：电压比等于匝数比U₁/U₂=n₁/n₂U₁/U₂：原线圈/副线圈两端的电压n₁/n₂：原线圈/副线圈的匝数升压变压器(Step-up)条件：副线圈匝数>原线圈匝数(n₂>n₁)结果：副线圈电压>原线圈电压(U₂>U₁)降压变压器(Step-down)条件：副线圈匝数<原线圈匝数(n₂<n₁)结果：副线圈电压<原线圈电压(U₂<U₁)例题讲解（一）：电压计算题目描述一台理想变压器，原线圈匝数n₁=1000匝，接在U₁=220V的交流电源上，副线圈匝数n₂=500匝。求：副线圈输出电压U₂。详细解答1.根据理想变压器电压比公式：U₁/U₂=n₁/n₂2.代入数据计算：U₂=220V×(500/1000)=110V3.答案：副线圈输出电压为110V。理想变压器的工作规律（三）：电流与匝数的关系公式：电流比与匝数比成反比I₁/I₂=n₂/n₁I₁：原线圈中的电流I₂：副线圈中的电流n₁：原线圈的匝数n₂：副线圈的匝数公式推导依据1.功率守恒：理想变压器输入功率等于输出功率P₁=P₂→U₁I₁=U₂I₂2.结合电压比：将电压比公式U₁/U₂=n₁/n₂代入整理后即可得到电流比公式结论：电压升高时，电流减小；电压降低时，电流增大。例题讲解（二）：电流计算题目描述在上述例题中，若副线圈接有一个10Ω的电阻，求原线圈和副线圈中的电流分别是多少？详细解答步骤1：计算副线圈电流I₂根据欧姆定律：I₂=U₂/R=110V/10Ω=11A步骤2：计算原线圈电流I₁根据电流比公式：I₁=I₂×(n₂/n₁)=11A×(500/1000)=5.5A答案：原线圈电流5.5A，副线圈电流11A变压器的功率关系核心关系：能量守恒P₁=P₂U₁I₁=U₂I₂理想变压器基本假设，输入功率等于输出功率理想变压器的基本假设这是能量守恒定律在变压器中的体现，假设没有任何能量损耗，效率为100%。实际变压器的能量损耗实际应用中存在铜损（导线电阻）和铁损（磁滞损耗），因此输出功率略小于输入功率。效率计算公式效率η=P₂/P₁×100%。理想变压器效率为100%，而实际变压器效率通常在95%以上。课堂练习（一）：选择题1.关于变压器的工作原理，下列说法正确的是（）A.只对直流电起作用B.利用了电磁感应原理C.原、副线圈的电压相等D.原、副线圈的电流相等2.一台理想变压器，原线圈匝数多于副线圈匝数，则该变压器是（）A.升压变压器B.降压变压器C.不能确定3.理想变压器的输入功率与输出功率的关系是（）A.输入功率大于输出功率B.输入功率等于输出功率C.输入功率小于输出功率答案B答案B答案B课堂练习（二）：填空题1.理想变压器原、副线圈的电压比等于______之比。2.理想变压器原、副线圈的电流比等于______之比。3.理想变压器的输入功率______输出功率（填“大于”、“等于”或“小于”）。课堂练习（三）：计算题题目描述一台理想变压器原线圈接220V电压，副线圈输出电压为110V，若副线圈接一个22Ω的灯泡，求：1.原线圈与副线圈的匝数比。2.副线圈中的电流。3.原线圈的输入功率。课堂练习（三）：计算题答案与解析步骤一：求匝数比依据变压比公式：U₁/U₂=n₁/n₂代入数据220V/110V匝数比n₁:n₂=2:1步骤二：求副线圈电流依据欧姆定律：I₂=U₂/R代入数据110V/22Ω副线圈电流I₂=5A步骤三：求输入功率理想变压器P₁=P₂P₂=U₂×I₂代入数据110V×5A输入功率P₁=550W变压器的实际应用（一）：电压变换升压变压器：远距离输电在发电站将低电压升高至110kV/220kV，减少线路损耗，实现高效远距离输送。降压变压器：城市配电在城市变电站将高压电逐级降低至10kV/380V/220V，满足工业生产和居民生活用电需求。变压器的实际应用（二）：电子设备手机充电器将220V交流电转换为适合手机电池充电的低压直流电，保障充电安全。笔记本电源适配器将市电转换为笔记本电脑所需的特定电压和电流，确保设备稳定运行。各类家电设备电视机、空调等家电内部均包含变压器，用于将市电转换为各部件所需的不同电压。自耦变压器与互感器简介自耦变压器结构特点：只有一个线圈，通过改变线圈抽头改变匝数，实现电压连续调节。典型应用：实验室调压器、家用电器调光/调速等。互感器分类与原理：分为电压互感器和电流互感器，用于将高电压、大电流转换为低电压、小电流。核心作用：电力系统中的测量与保护。课堂小结（一）：核心知识点回顾基本结构原线圈：输入端副线圈：输出端闭合铁芯：导磁工作原理电磁感应现象互感原理：变化的电流产生变化的磁场，进而在副线圈产生感应电动势理想变压器规律电压比：U₁/U₂=n₁/n₂电流比：I₁/I₂=n₂/n₁功率关系：P₁=P₂=U₁I₁=U₂I₂课堂小结（二）：解题方法总结01.明确已知量和未知量找出题目中给出的电压、电流、匝数、电阻等物理量，明确要求解的物理量，理清题目脉络。02.选择合适的公式根据已知量和未知量的关系，准确选择电压比公式、电流比公式或功率关系公式进行列式。03.代入数据计算将已知数据准确代入公式，注意单位的统一（如国际单位制），进行精确的数值计算。04.验证结果检查计算结果是否合理，是否符合物理规律（如能量守恒），确保答案的正确性。作业布置（一）：基础习题第7题：基础概念辨析重点考察对变压器工作原理的理解，辨析易混淆的物理概念。第8题：电压与电流计算通过简单的数值计算，巩固电压比与电流比公式的应用。第9题：综合电路应用结合实际电路图进行综