第3节　变压器 教学课件

物理第三章交变电流第3节变压器[学习目标]1．了解变压器的构造及几种常见的变压器。2．理解互感现象和变压器的工作原理。3．掌握理想变压器的电压和电流与匝数的关系，并能用它解决基本问题。01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1变压器的原理1．构造变压器是由_____________和绕在铁芯上的两个______组成的，与交流电源连接的线圈叫作____________，与负载连接的线圈叫作___________。闭合铁芯线圈原线圈副线圈2．原理______现象是变压器工作的基础，由于原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的______

也在不断变化。变化的______在副线圈中产生____________。互感磁场磁场感应电动势[判一判]1．(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。(

)√×能量损失匝数之比降压升压[判一判]2．(1)变压器的铁芯由很薄的硅钢片叠合而成。(

)(2)在理想变压器中原、副线圈的磁通量的变化率是一致的。(

)(3)理想变压器可以改变交变电流的频率。(

)(4)电流通过铁芯从原线圈流到副线圈。(

)√√××1．(变压器的工作原理)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(

)A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈√解析：通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，磁通量Φ变化，A错误；理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，D错误。2．(变压器的基本关系)(多选)理想变压器原线圈为1500匝，副线圈为500匝，原线圈接交流电源，副线圈接有电阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中(

)A．电流频率之比为3∶1B．电压之比为3∶1C．电流之比为3∶1D．功率之比为1∶1√√解析：变压器改变的是电压和电流，改变不了频率，频率之比是1∶1，故A错误；由法拉第电磁感应定律U1∶U2＝n1∶n2知原副线圈中电压之比为3∶1，故B正确；由理想变压器特点U1I1＝U2I2得出电流之比与匝数成反比为1∶3，功率相等，故C错误，D正确。3．(理想变压器的基本规律)(多选)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的滑片，下列说法正确的是(

)A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加√√探究一探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

1．实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。2．实验思路交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时，输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈电压与匝数的关系。3．实验器材多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干(如图所示)。4．数据处理方法(1)用表格的形式把原、副线圈的匝数与电压进行比较，寻找它们之间的关系。(2)得出探究的结果后，力求用准确而精练的语言把它们表述出来。如果可能，最好用数学关系式来表达。5．实验结论理想变压器原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比。6．注意事项(1)为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，即使这样，通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱。(2)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。【例1】某班物理实验课上，同学们用可拆变压器“探究变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。(1)下列说法正确的是____________。A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B．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”C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用(2)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．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起[解析]

(1)为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故E错误，F正确。(2)与变压器未通电时相比较，通电时，线圈产生磁性，对横条铁芯具有吸引力，若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；增加原线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压减小，灯泡的亮度降低，故B错误；增加副线圈绕制的圈数，根据变压比可知，输出电压增大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根据变流比可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确。(3)理想变压器模型应忽略的次要因素如下：①不计漏磁，即通过原、副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失；②不计原、副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失；③不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。综上，理想变压器在传输能量时没有能量损失。[答案]

(1)CDF

(2)AC

(3)见解析【例2】一个教学用的简易变压器如图所示，A、B两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。(1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压____________(选填“直流”或“交流”)电源。(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将A线圈接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在表格中，则线圈A的匝数为__________匝，线圈B的匝数为____________匝。

(3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该____________(选填“多一些”或“少一些”)更好。A线圈电压B线圈电压C线圈电压8.0V3.8V0.2V[答案]

(1)交流(2)400

190

(3)多一些探究二变压器的工作原理和基本关系

1．变压器的工作原理：当原线圈加上交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生变化的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生变化的磁通量，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。【例3】(多选)如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为n1＝1100匝，接电压U1＝220V的交变电流，副线圈接“20V

10W”的灯泡，灯泡正常发光，可知(

)A．副线圈的匝数n2＝200匝B．副线圈中的电流I2＝0.5AC．原线圈中的输入功率为10WD．原线圈中的电流I1＝0.1A√√[针对训练1]

(多选)如图，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A。以下判断正确的是(

)A．变压器输入功率为484WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2AD．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3√√√探究三几种常见的变压器及应用

1．自耦变压器(1)示意图如图甲所示。(2)工作原理：只有一个线圈，三个抽头，可升压，也可降压。通过自耦变压，可以从零至最大值连续调节所需电压，与分压器比较相似。(3)应用：交变电压的连续调节、较大范围变压。【例4】(多选)如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则(

)A．甲图中的电表是电压表，输电电压为22000VB．甲图是电流互感器，输电电流是100AC．乙图中的电表是电压表，输电电压为22000VD．乙图是电流互感器，输电电流是100A√√[针对训练3]一理想自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c