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(共28張PPT)
3.3 變壓器
第三章 交變電流
新人教版 選擇性必修二
大型變壓器
城鄉變壓器
可拆式變壓器
1、變壓器的構造
（1）示意圖
U1
U2 ∽
n1
n2
∽
原線圈
副線圈
鐵芯
（2）構造：
（1）閉合鐵芯 （絕緣硅鋼片疊合組成）
（2）原線圈（初級線圈）：其匝數用n1表示
（3）副線圈（次級線圈）：其匝數用n2表示
（4）輸入電壓：U1;
輸出電壓：U2。
一、變壓器的原理
（3）電路圖中符號
n1
n2
問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否是相通？
變壓器原副線圈間不相通，那么在給原線圈接交變電壓U1后，副線圈電壓U2是如何產生的呢？
鐵芯與線圈互相是絕緣
一、變壓器的原理
U1
U2 ∽
n1
n2
∽
n1
n2
鐵芯
U1
U2
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
2、變壓器的工作原理
一、變壓器的原理
變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現象實現了：
電能 → 磁場能 → 電能
(U1、I1) (變化的磁場) ( U2、I2)
思考:若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓U2
一、變壓器的原理
2、變壓器的工作原理
------互感現象
U2＝0
n1
n2
鐵芯
U1
U2
原線圈
副線圈
I1
I2
變壓器的能量損耗
①銅損
②鐵損
③漏損
線圈電阻發熱
渦流現象發熱
漏磁損失能量
理想變壓器
磁通量全部集中在鐵心內
P1＝P2
Φ1=Φ2
電能沒有發熱損耗
一、變壓器的原理
3、理想變壓器
實驗思路：控制變量法，保持原線圈電壓U1和匝數n1不變，改變副線圈的匝數n2。
物理量的測量：副線圈的輸出電壓U2。
二、探究變壓器的原、副線圈電壓與匝數的關系
二、探究變壓器的原、副線圈電壓與匝數的關系
U1/V n1/匝 n2/匝 U2/V
220 1600 100 12.4 17.7 16
220 1600 400 53.2 4.1 4
220 1600 10 1.34 164.2 160
220 1600 20 2.70 81.5 80
220 1600 30 4.05 54.3 53.3
數據分析：
發現 的數值和 數值總是相差那么一點，這是為什么呢？
二、探究變壓器的原、副線圈電壓與匝數的關系
實驗結論：
在誤差允許范圍內
誤差產生原因：能量在鐵芯及原副線圈處的損耗
原線圈
副線圈
鐵芯
U1
U2
n1
n2
∽
二、探究變壓器的原、副線圈電壓與匝數的關系
設穿過原線圈磁通量為Φ1，穿過副線圈磁通量為Φ2。
由于
Φ1=Φ2
理想變壓器，不考慮原副線圈的內阻，則：
三、理想變壓器的基本規律
U1=E1
U2=E2
理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數之比
1、n2 >n1 U2>U1——升壓變壓器
2、n2 三、理想變壓器的基本規律
1、電壓關系
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
電壓是有效值
理想變壓器：輸出功率等于輸入功率
U1I1=U2I2
移項
2、電流關系
P1＝P2
P=UI
原副線圈中的電流之比等于線圈匝數的反比
三、理想變壓器的基本規律
a、由 可知,對于只有一個副線圈的變壓器:電流與匝數成反比。因此,變壓器高壓線圈匝數多而通過的電流小,可用較細的導線繞制,低壓線圈匝數少而通過的電流大,應用較粗的導線繞制。
b、若為多個副線圈,
則電流與匝數關系為 n1I1=n2I2+n3I3+…
三、理想變壓器的基本規律
U1
U2
I2
I1
3、電壓、電流、功率之間的因果關系
①U1由電源決定
②U2由U1和匝數比決定：
③I2由U2和負載決定：
④I1由I2和匝數比決定：
⑤輸入功率P1由輸出功率P2決定：
P1＝P2
P1
三、理想變壓器的基本規律
科學漫步
無線充電技術
基本工作原理：在初級線圈輸入一定頻率的交流電，通過電磁感應在次級線圈中產生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端。
1、一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數n1＝1100 匝．接入電壓U1＝220 V的電路中．
(1)要求在兩個副線圈上分別得到電壓U2＝6 V，U3＝110 V，它們的匝數n2，n3分別為多少？
(2)若在兩副線圈上分別接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？
隨堂練習
2、如圖所示,理想變壓器的原、副線圈的匝數比為n1∶n2=2∶1，A、B為完全相同的燈泡,電源電壓為U，不考慮燈泡電阻隨外界因素的變化,則B燈兩端電壓為(　　)
D
答案:D
觸類旁通：若將例題1中的A燈去掉,其他條件不變,這種情況下B燈兩端的電壓又為多少
理想變壓器的動態分析問題
3、 (多選)如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R。開始時，開關S斷開。當S閉合時，以下說法正確的是(　 　)
A.副線圈兩端M、N的輸出電壓減小
B.副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大
C.通過燈泡L1的電流減小
D.原線圈中的電流增大
BCD
對兩類互感器的考查
4、 (多選)下圖的甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖,下列說法中正確的是(　 　)
A.線圈匝數n1B.線圈匝數n1>n2,n3C.甲圖中的電表是電壓表,輸出端不可以短路
D.乙圖中的電表是電流表,輸出端不可以斷路
BCD
點撥:解答此類問題關鍵在于:①觀察原線圈是并聯在電路中還是串聯在電路中,并聯在電路中的是電壓互感器,串聯在電路中的是電流互感器。②分析原、副線圈的匝數關系。電壓互感器把高電壓變成低電壓,所以原線圈比副線圈匝數多,而電流互感器將大電流變成小電流,所以原線圈比副線圈匝數少。
解析:題圖甲中原線圈并聯在電路中,應為電壓互感器,為降壓變壓器,n1>n2,甲圖中的電表為電壓表;題圖乙中原線圈串聯在電路中,為電流互感器,是升壓變壓器,n3答案:BCD

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