33變壓器課件高二下學期物理人教版選擇性

第三章交變電流3.3變壓器長江三峽水電站發電電壓:20KV輸電電壓：550KV用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機充電器4.2V4.4V5.3V黑白電視機顯像管幾萬伏錄音機6V9V12V彩色電視機顯像管十幾萬伏但我們國家民用統一供電均為220V，那么如何使這些額定電壓不是220V的電器設備正常工作的呢？1.知道變壓器的構造及幾種常見的變壓器；2.理解變壓器的工作原理；3.掌握理想變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系，電流與匝數的關系。知識點一：變壓器的原理1.幾種常見的變壓器高壓變壓器桿架式變壓器手機充電器可拆變壓器2.變壓器的構造：閉合鐵芯

線圈副線圈原線圈鐵芯①鐵芯：絕緣硅鋼片疊合而成

②原線圈：與交流電源相連的線圈叫做原線圈也叫初級線圈③副線圈：與負載相連的線圈叫做副線圈也叫次級線圈3.變壓器的示意圖及電路符號：鐵芯原線圈副線圈鐵芯與線圈互相絕緣n1n2①原線圈(初級線圈)

②副線圈(次級線圈)其匝數用n1表示原線圈兩端的電壓叫變壓器的輸入電壓U1其匝數用n2表示副線圈兩端的電壓叫變壓器的輸出電壓U2（1）兩個線圈并沒有連接，小燈泡為什么會發光？［提示］當左側線圈加上交流電壓時，左側線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產生周期性變化的磁場，根據法拉第電磁感應定律知，在右側線圈中會產生感應電動勢，右側線圈作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會發光。例題：如圖所示，把兩個沒有導線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈（原線圈）通過開關可以連接到交流電源的兩端，另一個線圈（副線圈）連接到小燈泡的兩端。連接電路，接通電源，小燈泡能發光。（2）小燈泡兩端的電壓與學生電源的輸出電壓相等嗎？如果不相等，與什么因素有關？

（3）若將原線圈接在恒定的直流電源上小燈泡發光嗎？為什么？［提示］不發光，因為無法在副線圈中產生感應電動勢。3.變壓器的工作原理n1n2鐵芯U1U2原線圈接交變電流原線圈中的磁場發生改變副線圈中的磁通量發生改變副線圈產生感應電動勢副線圈有感應電流原線圈副線圈I1電流的磁效應鐵芯傳遞如果電路閉合I2——互感現象參考答案：在原線圈上由變化的電流激發了一個變化的磁場，即電場的能量轉變成磁場的能量；通過鐵芯使這個變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，于是在副線圈上產生了感應電流，磁場的能量轉化成了電場的能量，實現了電能→磁場能→電能的轉變。思考與討論：我們知道導線可以輸送電能，變壓器上的原、副線圈之間并沒有導線直接連接，卻將電能從原線圈的電路輸送到副線圈的電路。在變壓器中能量是如何轉化的？知識點二：電壓與匝數的關系實驗探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數的線圈)，多用電表，低壓交流電源以及導線若干等。【實驗器材】【實驗原理】（1）變壓器是由原線圈、副線圈和鐵芯組成的。電流通過原線圈時在鐵芯中產生磁場，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢，副線圈就存在輸出電壓。（2）本實驗通過與副線圈相連接的多用電表，觀察原線圈電壓變化時，副線圈的輸出電壓的變化；通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系。實驗方法：控制變量法V～n1n2實驗電路圖：

【實驗步驟】★注意事項（1）為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V；（2）為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程試測。【實驗數據】

思考：為什么數據沒有嚴格遵從原、副線圈上的電壓之比等于它們的匝數之比這樣的規律呢？原因：變壓器工作時有能量損失。①銅損：變壓器線圈通過電流時會發熱；②鐵損：鐵芯在交變磁場的作用下會發熱，即：渦流現象發熱；③漏損：交變電流產生的磁場也不可能完全局限在鐵芯內，即：漏磁損失能量。變壓器在忽略漏磁、線圈電阻、其它損耗的情況下，稱為理想變壓器。（2）理想變壓器特點：①變壓器鐵芯內無漏磁；②原、副線圈不計內阻；③忽略鐵芯產生的熱量。理想變壓器沒有能量損失，工作效率為100%1.理想變壓器①線圈有電阻；②鐵芯內產生渦流；③鐵芯導磁過程存在“漏磁”等（1）實際中的變壓器：2.理想變壓器的基本規律（1）電壓關系①理想變壓器原、副線圈的電壓比等于匝數比，即n1n2U1U2

②若變壓器有多個副線圈，其電壓與匝數的關系依然成正比。即

n1U1n2U2n3U3n4U4

或③升壓變壓器和降壓變壓器當n2

>n1時，U2

>U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器；當n2<n1時，

U2

<U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫做降壓變壓器；U1ACU2n1n2U2ACU1n1n2升壓變壓器降壓變壓器（2）頻率關系在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈中激發出同頻率的交流電。變壓器不能改變交變電流的頻率f1=f2（3）功率關系理想變壓器無能量損失，所以輸入功率等于輸出功率。原線圈副線圈鐵芯U1U2

n1n2∽P入P出P入=P出原線圈輸入功率也為零。注：3.對有多個副線圈輸出時，輸入功率等于副線圈上輸出功率之和。即：P入=P出1+P出2+…+P出n2.變壓器的輸入功率由輸出功率決定。輸出功率為零，1.當副線圈為斷路時，

——電流關系由理想變壓器輸入功率等于輸出功率：P入=P出

（4）電流關系

理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數成反比。此公式只適用于一個副線圈的變壓器有多個副線圈時：由P入=P出得I1U1=I2U2+I3U3+…+InUn得I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn注意：1、（多選）關于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是()A.原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能B.鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險C.變壓器不改變交變電流的頻率，只改變電壓大小D.當原線圈接入恒定電流時，副線圈也有電壓輸出AC2.如圖所示，變壓器原線圈接交流高壓，降壓后通過輸電導線給用電器供電，當電鍵S斷開時，圖中電壓表示數U和電流表示數I的變化是（）A.U、I均變大B.U變大，I變小C.U、I均變小 D.U變小，I變大B3.如圖所示，一理想變壓器的原線圈接在電壓為220V的正弦交流電源上，副線圈通過電流表與一阻值為40V的電阻連接。已知理想電流表的示數為1.1A，則下列說法正確的是（）A．變壓器的輸入功率為24.2W

B．