变压器高二下学期物理人教版选择性必修二

第三章交变电流第3节变压器情境与思考三峡水电站三峡水电站高压输电线路U＞100kV思考：变压器是如何改变电压的呢？变压器的结构②原线圈：与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈。③副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈。副线圈示意图铁芯原线圈副线圈原线圈铁芯电路符号n2n1①铁芯：绝缘硅钢片叠合而成。变压器的原理变压器的原理副线圈产生感应电动势基本原理：原线圈接交变电流原线圈中产生交变磁场铁芯构成磁回路是原线圈和副线圈之间的互感现象。思考1：变压器原、副线圈不在一个回路中，是如何传递能量的？电场能转化为磁场能，再由磁场能转化为电场能。思考2：变压器原、副线圈电压与匝数之间有什么关系呢？实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验1：

控制输入电压和原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，测量输出电压。实验方法：控制变量法。实验次数原线圈匝数n1（匝）副线圈匝数n2（匝）输入电压U1（V）输出电压U2（V）14002004.25

1.992400

800

4.25

7.8834001400

4.2413.78

4

5

降压变压器升压变压器实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验次数原线圈匝数n1（匝）副线圈匝数n2（匝）输入电压U1（V）输出电压U2（V）14002004.25

1.992400

800

4.25

7.8834001400

4.2413.78

4

5

实验方法：控制变量法。实验2：

控制输入电压和副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，测量输出电压。1002006.612.94002006.63.1结论：在误差允许的范围内，电压之比等于匝数之比。为什么输出电压总是偏小呢？一、变压器能量损耗的原因：1.线圈导线有电阻会发热。2.铁芯中产生涡轮会发热。3.铁芯导磁过程中会“漏磁”。二、减少能量损耗的方法：1.合理选择线圈导线的直径和材质。2.铁芯用彼此绝缘的多层硅钢片制成：3.采用闭合铁芯减少漏磁：变电站中大型变压器满负荷工作时效率可超95%：我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器，即P出=P入。（理想化模型）1.线圈不计电阻。（无铜损）2.忽略铁芯产生的热量。（无铁损）3.铁芯内无“漏磁”。（无漏磁）实际的变压器：1.线圈导线有电阻会发热。2.铁芯中产生涡轮会发热。3.铁芯导磁过程中会“漏磁”。理想变压器：

例1.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于

。A.平面abcdB.平面abfeC.平面abghD.平面aehdBabcdefgh思考：利用电磁感应定律推导出理想变压器原、副线圈电压之比等于原、副线圈匝数之比。

理论推导原、副线圈中产生的感应电动势分别为：

★由于铁芯闭合、若不考虑能量损失，磁通量变化率相同：

★若不考虑原、副线圈内阻有：U1=E1U2

=E2所以有：原线圈副线圈U1n1n2I1B原E2E1B副I2U2

理想变压器理想变压器原、副线圈的电压之比等于原副线圈的匝数之比，即：由于理想变压器P出=P入（“一原一副”）

××××故：

铁芯原线圈副线圈“一原多副”的理想变压器的电流与匝数的关系n1n2n3U1U2U3I1I2I3

（“一原一副”）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推导电流与匝数的关系？由于理想变压器P出=P入得：

U2I2+U3I3

=U1I1代入得：n2I2+

n3I3

=n1I1“一原多副”的理想变压器的电流与匝数的关系：n2I2+

n3I3+…+nnIn

=n1I1多匝线圈的理想变压器的电流与匝数的关系“一原多副”的理想变压器的电流与匝数的关系：n2I2+

n3I3+…+nnIn

=n1I1例3.(多选)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()A.

U1:U2=n1:n2，U2:U3=n2:n3B.

I1:I2=n1:n2，I1:I3=n3:n1C.

n1I1=n2I2+n3I3D.

U1I1=U2I2+U3I3n1n2n3U1U2U3I1I2I3ACD理想变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的制约关系→U1决定

U2②电压关系：→I2决定I1→P出决定P入④功率关系：P出=P入⑤电流关系：①U1由决定→U2和负载决定I2

③由

电源P出=

U2I2U1U2I2P出I1P入电源

（要多少给多少）U2I2

=U1I1P入=

U1I1例1.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P1将分别是()A.U增大、I增大、P1增大B.U不变、I减小、P1增大C.U减小、I减小、P1减小D.U不变、I减小、P1不变D变压器的动态分析电源P出=

U2I2U1U2I2P出I1P入

P入=

U1I1变压器的动态分析例2.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是(

)

A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大B电源P出=

U2I2U1U2I2P出I1P入

P入=

U1I11.自耦变压器：U2U1ABP思考：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？原副线圈共用一个线圈。几种常见的变压器降压变压器n1n2U1U2升压变压器U1n1n2U2几种常见的变压器2.互感器：

A电流互感器电压互感器V使用时把原线圈与电路并联，使用时把原线圈与火线串联，原线圈匝数多于副线圈匝数。原线圈匝数少于副线圈匝数。应用：钳形电流表应用：无线充电技术初级线圈次级线圈输入交流电输出感应电流①当n2

>n1

时，U2>U1③当n2<n1时，U2<U1②当n2

=n1时，U2=U1——升压变压器——等压变压器——降压变压器升压变压器n2>n1降压变压器n2<n1变压器的分类

实验用可拆式变压器城乡变压器各式变压器发电站的升压变压器第三章交变电流实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验五步曲1.实验目的+原理2.实验仪器3.实验步骤+注意事项4.数据处理5.误差+结论一、实验目的：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。1.实验目的+原理二、实验原理：变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的，当交变电流通过原线圈

时，原线圈内的铁芯会产生变化的磁场，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。利用控制变量法，通过改变原、副线圈匝数，

探究原、副线圈的电压与匝数的关系。2.实验仪器及电路1.先画出电路图，根据电路图连接实验电路。3.实验步骤+注意事项3.保持原线圈的匝数不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响，将测量结果