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(共28張PPT)
3.3 變壓器
人教版(2019年)高中物理選擇性必修第二冊
目錄
變壓器的原理
實(shí)驗(yàn)探究
電壓和匝數(shù)的關(guān)系
01.
02.
03.
新課引入
我們使用的各種用電器所需的電壓各不相同，但我國民用統(tǒng)一供電均為220V，如何使這些額定電壓不是220V的電器設(shè)備正常工作呢？
新課引入
變電站的大型變壓器
街頭變壓器
充電器中的變壓器
變壓器的原理
01.
變壓器的組成：閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈。
U2
原線圈
副線圈
鐵芯
AC
U1
n1
n2
AC
變壓器的原理
01.
n1
n2
U1
U2
1.原線圈：一個(gè)線圈與交流電源連接，叫作原線圈 ，也叫初級(jí)線圈；其匝數(shù)用n1表示，兩端的電壓叫變壓器的輸入電壓U1。
2.副線圈：另一個(gè)線圈與負(fù)載連接，叫作副線圈，也叫次級(jí)線圈。其匝數(shù)用n2表示，兩端的電壓叫變壓器的輸出電壓U2。
電路圖中符號(hào)
變壓器的原理
01.
原線圈接
交流電
原線圈中的磁場發(fā)生改變
在鐵芯中產(chǎn)生變化
的磁通量
副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢
副線圈的磁通量發(fā)生改變
副線圈有
感應(yīng)電流
U2
R
U1
n1
n2
互感現(xiàn)象
思考
：若給原線圈接直流電壓U1
，能否得到副線圈電壓U2
變壓器的原理
01.
變壓器的原理
01.
1.變壓器不改變交變電流的周期和頻率。
2.變壓器只對(duì)變化的電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用。
3.變壓器的兩個(gè)線圈之間通過磁場聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的。
4.鐵芯可使絕大部分（可近似認(rèn)為全部）磁感線集中在鐵芯上。
變壓器的原理
01.
1.若給原線圈接直流電壓U1，副線圈電壓U2=
2.原、副線圈電壓與什么因素有關(guān)？
U2
R
U1
n1
n2
變壓器的原理
01.
若給原線圈接交變電動(dòng)勢 e1 =Em sinωt，則副線圈電動(dòng)勢e2 多大？
U2
R
B1 =Bmsinωt
B2 =Bmsinωt
e1 =Em sinωt
n1
n2
由法拉第電磁感應(yīng)定律，得：
我們能不能通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述結(jié)論？
實(shí)驗(yàn)探究
02.
實(shí)驗(yàn)器材：兩只多用電表、學(xué)生電源(低壓交流電源)、開關(guān)、可拆變壓器、導(dǎo)線若干.原理如圖：
實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)探究
02.
1.連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù).
2.接通學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中.
3.保持匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值.
4.保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值.
實(shí)驗(yàn)探究
02.
U1/V 原線圈n1/匝 副線圈n2/匝 U2/V U1/U2 n1/n2
12 200 100 5.8
400 23.4
12 12 800 100 1.22
12 1400 0.84
2.068
0.513
9.83
14.28
2
0.5
8
14
實(shí)驗(yàn)探究
02.
實(shí)驗(yàn)探究
02.
從上面實(shí)驗(yàn)中我們得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)比，即 。但數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)格遵從這樣的規(guī)律。為什么呢？
誤差產(chǎn)生原因：能量損耗
1.變壓器線圈通過電流時(shí)會(huì)發(fā)熱；
2.鐵芯在交變磁場的作用下也會(huì)發(fā)熱；
3.交變電流產(chǎn)生的磁場也不可能完全局限在鐵芯內(nèi)。
實(shí)驗(yàn)探究
02.
概念：沒有能量損耗的變壓器叫作理想變壓器.
理想變壓器特點(diǎn)：
1.無銅損：原、副線圈不計(jì)電阻，電流通過時(shí)不產(chǎn)生焦耳熱.
2.無鐵損：不計(jì)閉合鐵芯中的渦流.
3.無磁損：原、副線圈中的電流產(chǎn)生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內(nèi).
電壓與匝數(shù)的關(guān)系
03.
I1
I2
U2
n1
n2
R
U1
P入 = P出
U1 I1 = U2 I2
上式只適用于一個(gè)副線圈的變壓器
電壓與匝數(shù)的關(guān)系
03.
→ U1決定 U2
→ I2 決定 I1
1.電壓關(guān)系：
→ P出決定P入
2.功率關(guān)系：
P入=P出
3.電流關(guān)系：
理想變壓器的三個(gè)決定關(guān)系
電壓與匝數(shù)的關(guān)系
03.
任意兩線圈兩端電壓之比等于匝數(shù)之比
由 P入 =P出 得：I1U1= I2U2+ I3U3+ ……，即， I1n1=I2n2 + I3n3+ ……
原線圈電能全部轉(zhuǎn)化為兩副線圈電能
I2
n2
U2
I1
n1
U1
I3
n3
U3
電壓與匝數(shù)的關(guān)系
03.
1.當(dāng)n2 > n1時(shí)，U2 > U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器；
2.當(dāng)n2U1
AC
U2
n1
n2
U2
AC
U1
n1
n2
升壓變壓器
降壓變壓器
電壓與匝數(shù)的關(guān)系
03.
自耦變壓器:自耦變壓器的原副線圈共用一個(gè)線圈
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升壓變壓器
n1
n2
U1
U2
降壓變壓器
電壓與匝數(shù)的關(guān)系
03.
A
電流互感器
電壓互感器
V
使用時(shí)把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)
使用時(shí)把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)
配套習(xí)題
04.
【參考答案】B

配套習(xí)題
04.
【參考答案】AB
（多選）在探究變壓器的線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，某同學(xué)分別在可拆變壓器的鐵芯上繞制了兩個(gè)線圈，制作了一個(gè)如圖所示的降壓變壓器，線圈a連接到學(xué)生電源的交流輸出端，線圈b與小燈泡相連接，兩線圈的電阻均可忽略不計(jì)。閉合電源開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡很亮，為了降低小燈泡的亮度，下列措施可行的是（　）
A．適當(dāng)減少線圈b的匝數(shù)
B．將交流輸出電壓適當(dāng)減小
C．將線圈a、b增加相同匝數(shù)
D．將線圈a改接在直流輸出端
配套習(xí)題
04.
【參考答案】D

配套習(xí)題
04.
【參考答案】BC

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