【课件】变压器+课件高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.3变压器学习目标：(1)知道变压器的工作原理和理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系，会用能量的观点理解变压器的工作原理。(2)知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型，进一步体会建立理想模型这种思维方法。(3)经历探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的过程，提高科学探究的能力。(4)在实验中要养成避免触电和安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度。生产生活中有各种变压器，有的把低压升为高压，有的把高压降为低压。变压器是如何改变电压的呢？自耦变压器电压互感器电流互感器一、变压器的原理1.变压器的构造原线圈副线圈①铁芯：绝缘硅钢片叠合而成②原线圈：③副线圈：与交流电源相连的线圈，也叫初级线圈与负载相连的线圈，也叫次级线圈2.变压器的示意图一、变压器的原理3.变压原理n1n2铁芯U1U2原线圈接交变电流原线圈中产生交变磁场副线圈产生感应电动势原线圈副线圈I1铁芯构成磁回路I2变压器的基本原理是利用原线圈和副线圈之间的互感现象闭合铁芯的作用闭合铁芯的作用变电站中的大型变压器大型变压器满负荷工作时效率可达95%我们将变压器输出功率与输入功率之比叫作变压器的效率。一、变压器的原理变压器的能量损耗①铜损②铁损③磁损线圈电阻发热涡流现象发热漏磁损失能量理想变压器磁通量全部集中在铁心内P1＝P2Φ1=Φ2电能没有发热损耗4.理想变压器我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想化模型如何保证输入电压为20kV时，输出电压为550kV？请基于以下情景，推导理想变压器原、副线圈电压之比与原、副线圈匝数的关系理想变压器模型想一想二、电压与匝数的关系设穿过原线圈磁通量为Φ1，穿过副线圈磁通量为Φ2。Φ1=Φ2理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则：U1=E1

U2=E2

ΔΦ1=ΔΦ2

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，测量输出电压请同学们自己设计实验电路和实验数据记录表格

探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1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

探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验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

探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系2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

100

200

6.612.9

5

400

200

6.6

3.1

探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1.输入电压不变，原线圈的匝数不变。原线圈匝数n1副线圈匝数n2输入电压U1（V）输出电压U2（V）4004.254004.254004.2520080014001.997.8813.78U2与n2成正比U1与n1一定，探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1.输入电压不变，副线圈的匝数不变。原线圈匝数n1副线圈匝数n2输入电压U1（V）输出电压U2（V）4004.254004.254004.2520080014001.997.8813.78

2006.6

2006.610012.94003.1U2与n2成正比U1与n1一定，U2与n1成反比U1与n2一定，变压器的分类如果副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器.如果副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器.n2

>n1

U2>U1n2

<n1

U2<U11.升压变压器:2.降压变压器:二、电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比1.电压关系

某同学类比一个原线圈、一个副线圈的理想变压器的规律得出右图理想变压器中电压与匝数的关系为请判断正误，说明理由E1:E2:E3=n1:n2:n3则原、副线圈中感应电动势分别为：若不考虑线圈电阻则U1:U2:U3=n1:n2:n3所以二、电压与匝数的关系理想变压器：输出功率等于输入功率U1I1=U2I2（次级只有一个线圈！）P1＝P2P=UI

原副线圈中的电流之比等于线圈匝数的反比2.电流关系变压器高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应用较粗的导线绕制。思考：能否根据变压器绕制导线的粗细判断线圈匝数多少？粗细n1n2n1

n2＞二、电压与匝数的关系理想变压器：输出功率等于输入功率U1I1=U2I2（次级只有一个线圈！）P1＝P2P=UI

原副线圈中的电流之比等于线圈匝数的反比2.电流关系

变压器高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应用较粗的导线绕制。若有多个副线圈则电流与匝数关系为

n1I1=n2I2+n3I3+…理想变压器相关规律1、电压与匝数关系P1=P22、频率关系3、功率关系4、电流与匝数关系f1=f2【例题1】学校实验室提供如图甲所示的可拆变压器元件，某同学探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系。(1)该同学还需要的实验器材是

(填选项前的字母)。BEDC二、电压与匝数的关系U1U2I2I13.电压、电流、功率之间的因果关系①U1由电源决定②U2由U1和匝数比决定：

③I2由U2和负载决定：

④I1由I2和匝数比决定：⑤输入功率P1由输出功率P2决定：P1＝P2P1

B

BD1、为何题中说“当用电器增加时，相当于R的值减小”？3、某同学认为滑动变阻器阻值减小时，电流表A1示数也不变。你认为他的说法正确吗？2、滑动变阻器向下移动时，哪些表的读数不发生变化？依据是什么？想一想街头变压器给用户供电示意图想一想1、这个装置能测量导线1中的电流？你能说说原理吗？13、这个装置怎么改造就可以测大电流？2、这个装置能测大电流还是小电流？电流互感器原线圈串联在待测电路中将大电流变成小电流将小电流变成大电流I1n1＝I2n2练习、钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是(

)A.该测量仪可测量直流的电流B.载流导线中电流大小I0＝I/nC.若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小C想一想如果现在有一个较大的待测电压，比如高压输电线上的电压达到上万伏，已经超出了电压表的量程，你能否设计一个装置使得这个电压能够被测量？请画出装置的示意图电压互感器原线圈并联在高压电路中将高电压变为低电压(2020·浙江1月选考)如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(

)B二、电压与匝数的关系4.变压器的应用变电站的大型变压器小家电中的变压器

实际应用中需要改变交流电压的场合是很多的。大型发电机发出的交流，电压为几万伏。而用电器使用电压不一样。由于有了变压器，交流的电压容易改变，所以交流得到了广泛的应用。

我们知道导线可以输送电能，变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在变压器中能量是如何转化的?n1n2铁芯U1U2原线圈副线圈I1I2原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈副线圈上产生了感应电流电场能磁场能电场能磁场能无线充电技术原理初级线圈次级线圈输出感应电流输入交流电1.变压器原理：2.理想变压器特点：利用互感现象实现电能到磁场能到电能的转化和传递。①变压器铁芯内无漏磁②原、副线圈不计电阻③忽略铁芯中无涡流、铁芯不漏磁3.理想变压器规律：①功率关系：P入=P出②频率关系：f1=f2③电压关系：④电流关系：课堂小结：课堂小结科学思维——建构理想化模型

理想变压器实际变压器

课堂小结科学思维——建构理想化模型理想变压器模型P1=P2f1=f21、(多选)如图所示，理想变压器的原线圈连