2024-2025學年人教版高二物理選擇性必修二教學課件 第三章 4 變壓器

第三章變壓器2通過實驗探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系。1了解變壓器的構造及工作原理。重點重難點3掌握理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關系。4了解幾種常見的變壓器。重點重點變壓器的原理我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，如何使這些額定電壓不是220V的電器設備正常工作呢？家庭用電220V手機充電電壓5V副線圈原線圈U2

n1n2示意圖U1鐵芯n1n2電路符號1.變壓器的構造如圖，變壓器是由

和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。一個線圈與交流電源連接，叫作

，也叫初級線圈；另一個線圈與負載連接，叫作

，也叫次級線圈。閉合鐵芯原線圈副線圈

現(xiàn)象是變壓器工作的基礎。

通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場。由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的

也在不斷變化。變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生

，所以盡管兩個線圈之間沒有導線相連(彼此絕緣)，副線圈也能夠

。說明：變壓器不改變交變電流的周期和頻率。2.變壓器的原理互感電流磁場感應電動勢輸出電流3.變壓器中的能量轉化原線圈中電場的能量轉變成

的能量，通過鐵芯使變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，在副線圈中產(chǎn)生了感應電流，磁場的能量轉化成了

的能量。磁場電場實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中產(chǎn)生感應電動勢，其兩端有輸出電壓。線圈匝數(shù)不同時輸出電壓不同，實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關系。1.實驗思路兩只多用電表、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干。原理如圖：2.實驗器材3.實驗步驟(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個多用電表調到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù)。(2)接通學生電源，閉合開關，讀出電壓值，并記錄在表格中。(3)保持原、副線圈匝數(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)，記錄每次的副線圈匝數(shù)和對應的電壓值。在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)比，即_______。4.實驗結論由于存在能量損耗，所以副線圈測量電壓值應小于理論變壓值。5.誤差分析6.注意事項(1)在改變學生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先

開關，再進行操作。(2)為了保證人身安全，學生電源的電壓不能超過

，通電時不能用手接觸裸露的導線和接線柱。(3)為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用

擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量。斷開12V最大量程概念：沒有

的變壓器叫作理想變壓器。(1)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)，即無“漏磁”。(2)原、副線圈不計電阻，電流通過時不產(chǎn)生焦耳熱，即無“銅損”。(3)閉合鐵芯中的渦流為零，即無“鐵損”。7.理想變壓器理想化模型能量損耗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√√2.(2023·浙江省寧波效實中學?？计谥?在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，某同學采用了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進行研究。(1)實驗還需下列器材中的____；AD(2)實驗中，可拆式變壓器的原線圈接“0、4”接線柱，副線圈接“0、8”接線柱，當副線圈所接電表的示數(shù)為24.0V，則原線圈所接電源電壓擋位可能為___。A.3.0V B.6.0VC.12.0V D.15.0VD理想變壓器的基本關系(1)如圖所示，當原線圈接交流電源時，小燈泡是否發(fā)光？發(fā)光(2)如果原線圈接入的是恒定電流，燈泡會亮嗎？不會(3)若變壓器為理想變壓器，則小燈泡電功率與變壓器的輸入功率有什么關系？相等原線圈感應電動勢：副線圈感應電動勢：n1n2U1~U2~R交變電源電動勢關系無漏磁：綜合得：當n2>n1時，

，變壓器使電壓升高，是升壓變壓器。當n2<n1時，

，變壓器使電壓降低，是降壓變壓器。U2>U1U2<U11.電壓關系等于2.功率關系從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率

輸出功率，即

。P入=P出3.電流關系(2)當有多個副線圈時，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。3.(2021·廣東卷)某同學設計了一個充電裝置，如圖所示，假設永磁鐵的往復運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電，周期為0.2s，電壓最大值為0.05V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數(shù)比為1∶60，下列說法正確的是A.交流電的頻率為10HzB.副線圈兩端電壓最大值為3VC.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率√4.(2023·北京市大興區(qū)高二期末)如圖所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n1＝1000匝，副線圈匝數(shù)為n2＝200匝，電阻R＝88Ω，原線圈接入電壓U1＝220V的交流電源，電壓表和電流表對電路的影響可忽略不計，則下列說法正確的是A.通過原線圈和副線圈的交流電的頻率之比為5∶1B.電流表的示數(shù)為0.1AC.電壓表的示數(shù)為1100VD.電阻R的電功率為44W√1.變壓器的電動勢關系、電壓關系和電流關系是有效值(或最大值)間的關系，對于某時刻的瞬時值，這些關系不成立。2.電流與匝數(shù)成反比只適用于有一個副線圈的情況，有多個副線圈時不成立。幾種常見的變壓器生活中的變壓器變電站的大型變壓器街頭變壓器充電器中的變壓器1.自耦變壓器U1U2n1n2n2

>n1

U2>U1升壓變壓器n1n2U1U2n2<n1

U2<U1降壓變壓器自耦變壓器的原副線圈共用一個線圈U2U1ABP應用：可實現(xiàn)交變電壓的連續(xù)調節(jié)、較大范圍變壓。2.互感器

A電流互感器電壓互感器V使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)應用：測高電壓應用：測大電流5.一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈，在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動觸頭從M點順時針轉到N點的過程中A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高C.U2<U1，U2降低 D.U2<U1，U2升高√6.電壓互感器能將高電壓變成低電壓，電流互感器能將大電流變成小電流，用于測量或保護系統(tǒng)。如圖所示，T1、T2是監(jiān)測交流高壓輸電參數(shù)的互感器，a、b是交流電壓表或交流電流表，若高壓輸電線間電壓為220kV，T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，交流電壓表的示數(shù)為200V，交流電流表的示數(shù)為2A，則A.a是交流電壓表，b是交流電流表B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為1000∶1C.高壓線路輸送的電流為200AD.高壓線路輸送的電功率為2.2×104kW√1.電壓互感器：用來把高電壓變成低電壓，副線圈比原線圈匝數(shù)少、電流大、導線粗。2.電流互感器：用來把大電流變成小電流，副線圈比原線圈匝數(shù)多、電流小、導線細。3.應用時電壓互感器應并聯(lián)在電路中，即接在零線和火線之間；電流互感器是用于測電流的，應串聯(lián)在電路中。變壓器變壓器的原理理想變壓器的基本關系變壓器的結構實驗電動勢的關系理想變壓器

電功率的關系實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系電壓的關系電流的關系幾種常見的變壓器及應用變壓器的原理原、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，故A正確；鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產(chǎn)生較多的熱量從而燒壞變壓器，故B錯誤；變壓器不改變交變電流的頻率，只改變電壓大小，故C正確；變壓器對恒定電流不起作用，D錯誤。(1)本實驗中，變壓器的原線圈應接在交流電源上；為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數(shù)比之間的關系，需要測交流電壓，所以需要用到多用電表，故學生電源和多用電表兩個器材不能缺少，故選A、D。根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，永磁鐵磁場越強，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大，變壓器的輸入電壓會越大，故C錯誤；由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤。變壓器并不會改變交流電的頻率，故A錯誤；電阻R的功率為P2＝I22R＝22W，故D錯誤。T1的原線圈串聯(lián)在電路中，因此a是交