（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册3.3变压器ppt课件.ppt

1、3.3 变压器 用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压 随身听随身听3V3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V36V 扫描仪扫描仪12V12V防身器防身器3000V3000V 手机充电手机充电 器器 4.2V 4.4V 5.3V4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管 几万伏几万伏 录音机录音机6V 9V 12V6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管 十几万伏十几万伏 但我们国家民用统一供电均为但我们国家民用统一供电均为220V220V，那么如何，那么如何 使这些额定电压不是使这些额定电压不是220V220V的电器设备正常工作的

2、的电器设备正常工作的 呢？呢？ 几种常见的变压器 一、变压器的一、变压器的构造构造 1. 1.示意图示意图 U1 U2 n1n2 原原 线线 圈圈 副副 线线 圈圈 铁铁 芯芯 2.2.构造：构造：（ （1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘（绝缘 硅钢片叠合而成）硅钢片叠合而成） （2 2）原线圈（初级线）原线圈（初级线 圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n1 1表示表示 （3 3）副线圈（次级线）副线圈（次级线 圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n2 2表示表示 （4 4）输入电压：）输入电压：U U1 1; ; 输出电压：输出电压：U U2 2. . 3.3.电路图中符号电路图中符号 n1 n2

3、 问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线变压器原副线圈不相通，那么在给原线 圈圈接交变电压接交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎是怎 样产生的？样产生的？ 铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1 U2 n1n2 二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 -互感现象互感现象 变压器通过闭合铁变压器通过闭合铁 芯，利用互感现象实芯，利用互感现象实 现了现了电能电能（U U1 1、I I1 1） 到到磁场能磁场能（变化的磁（变化的磁 场）再到场）再到电能电能（ U U2 2、 I I2 2）

4、转化。）转化。 原原 线线 圈圈 副副 线线 圈圈 铁芯铁芯 U1 U2 n1n2 思考：若给原线圈接直流电压思考：若给原线圈接直流电压U U1 1， 副线圈电压副线圈电压U U2 2= = ？ U20 理想变压器理想变压器 如果在能量转化的过程中能量损失很小，如果在能量转化的过程中能量损失很小， 能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁 能量损失，这样的变压器我们称之为理想变能量损失，这样的变压器我们称之为理想变 压器。这是物理学中又一种理想化模型。压器。这是物理学中又一种理想化模型。 无能损、无磁损无能损、无磁损 现在，由于在材料和技术上采取了许多有效措

5、施，实际变压现在，由于在材料和技术上采取了许多有效措施，实际变压 器的效率都很高，特别是大型变压器，效率可达器的效率都很高，特别是大型变压器，效率可达97%-99.5%， 所以理论研究时我们把它当成所以理论研究时我们把它当成100%理想变压器理想变压器(即没有能即没有能 量损失的变压器量损失的变压器)。 三、电压与匝数关系三、电压与匝数关系 I1I2 n1n2 U1U2 原、副线圈中产生的感应原、副线圈中产生的感应 电动势分别是：电动势分别是： E E1 1=n=n1 1/ / t t E E2 2=n=n2 2/ / t t 若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有 U U1 1=E

6、=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2 1 2 1 n n U U 2 1 2 1 n n E E 理想变压器原副线圈的端电压之比等理想变压器原副线圈的端电压之比等 于这两个线圈的匝数之比于这两个线圈的匝数之比 n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 - -升压变压器升压变压器 n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 - -降压变压器降压变压器 2 1 2 1 n n U U 四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律 1. 1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率 即即: : U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2

7、 2P出 出= P入入 1 2 1 2 2 1 n n U U I I 2 2、理想变压器原副线圈的、理想变压器原副线圈的电流电流跟它们的跟它们的 匝数匝数成成反比反比 此公式只适用于此公式只适用于一个副线圈一个副线圈的变压器的变压器 1 2 2 1 n n I I 五、几种常用变压器五、几种常用变压器 自耦变压器自耦变压器 U2U1 A B P U1 U2 n1 n2 升压变压器升压变压器 n1 n2 U1 U2 降压变压器降压变压器 问题：有没有只问题：有没有只 用一组线圈来实用一组线圈来实 现变压的变压器？现变压的变压器？ 自耦变压器的自耦变压器的 原副线圈共用一原副线圈共用一 个线圈个

8、线圈 一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2电路图中符号电路图中符号 3 3构造：构造： 二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理： 1 1、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生 的互相感应现象的互相感应现象 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律 U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2 五、理想变压器的变流规律：五、理想变压器的变流规律： I I1 1/I/I2 2=n=n2 2/n/n1 1 六、常用变压器六、常用变压器 小结小结

9、四、四、理想变压器理想变压器 功率规律功率规律 P P入 入 P P出 出 练练1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 2 4 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线 运动切割磁感线时，图中电流表运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA， 则电流表则电流表A A2 2的示数为的示数为 （ ） A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关 B 2.如图所示，理想变压器的输入端电压如图所示，理想变压器的输入端电压 u=311

10、 sin100 t(V) ，原副线圈的匝数之比为，原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中；若图中 电流表读数为电流表读数为 2 A ，则，则 ( ) A.电压表读数为电压表读数为 220 V B.电压表读数为电压表读数为 22 V C.变压器输出功率为变压器输出功率为 44 W D.变压器输入功率为变压器输入功率为 440 W BC 3一理想变压器原、副线圈的匝数比n1 : n2=2 : 1， 原线圈两端接一正弦式交变电流，其电压u随时间t变化 的规律如图所示，则副线圈两端电压的有效值和频率 分别为 A110V，50Hz B110V，0.5Hz C220V，50Hz D220V

11、，0.5Hz 0 t/10-2s u/V 213 311 -311 A 4、(2010年海南卷年海南卷)如右图，一理想变压器原副线圈匝如右图，一理想变压器原副线圈匝 数之比为数之比为4：1 ，原线圈两端接入一正弦交流电源；副，原线圈两端接入一正弦交流电源；副 线圈电路中线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都为负载电阻，交流电压表和交流电流表都 是理想电表下列结论正确的是是理想电表下列结论正确的是 A若电压表读数为若电压表读数为6V，则输入电压的最大值为，则输入电压的最大值为24V B若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，倍， 则电流表的读数

12、减小到原来的一半则电流表的读数减小到原来的一半 C若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2 倍，则输入功率也增加到原来的倍，则输入功率也增加到原来的2倍倍 D若保持负载电阻的阻值不变输入电压增加到原来若保持负载电阻的阻值不变输入电压增加到原来 的的2倍，则输出功率增加到原来的倍，则输出功率增加到原来的4倍倍 D 5一理想变压器原、副线圈匝数比一理想变压器原、副线圈匝数比 。原。原 线圈两端接一正弦式交变电流，其电压随时间变化的线圈两端接一正弦式交变电流，其电压随时间变化的 规律如图所示。当副线圈仅接入一个规律如图所示。当副线圈仅接入一个100的纯电

13、阻用电的纯电阻用电 器时，用电器恰能正常工作。则器时，用电器恰能正常工作。则 A该用电器的额定电压为该用电器的额定电压为100V B该用电器的额定电压为该用电器的额定电压为60V C变压器的输入功率是变压器的输入功率是36W D原线圈中的电流是原线圈中的电流是0. 60A 12 :5:3nn BC 180 3 A 6 6、一理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接，接 在电压在电压220V220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对11 11只并联只并联 的的“36V36V，60w60w”的灯泡供电时，灯泡正常发的灯泡供电时，灯泡正常发 光。由此

14、可知副线圈的匝数光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通过，通过 原线圈的电流原线圈的电流 I I1 1 =_ =_。 A V R1R2 S A A. U . U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大 C C. U . U 减小、减小、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小 D D. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小 B B. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大 7 7、 如图所示：理想变压器的原线圈接高电如图所示：理想变压器的原线圈接高电 压，变压后接用电器，线路电阻不计。压，变压后接用电器，线路

15、电阻不计。S S原来原来 闭合，且闭合，且R R1 1=R=R2 2，现将现将S S断开，那么交流电压断开，那么交流电压 表的示数表的示数U U、交流电流表的示数、交流电流表的示数I I 和用电器上和用电器上 R R1 1的功率的功率P P1 1将分别是：将分别是： D D U U1 1 I I1 1 I I2 2 n n1 1 n n2 2U U2 2R R 变压器输入输出电压、电流、功率大变压器输入输出电压、电流、功率大 小之间的因果关系小之间的因果关系 1.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定；决定； P1P2 2.U1由电源决定；由电源决定； 3.U2由由U1和匝数比决定；

16、和匝数比决定； U2n2/n1U1 4.I I2由由U2和负载决定；和负载决定； I I2U2R 5.I I1由由I I2和匝数比决定；和匝数比决定； I I1n2/n1I I2 六、有多个副线圈的理想变压器的问题六、有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原 线圈匝数为线圈匝数为n n1 1，两个副线圈的匝数分别为，两个副线圈的匝数分别为n n2 2和和n n3 3， 相应的电压分别为相应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流分，相应的电流分 别为别为I I1 1、I I2 2和和I I3 3，根据变压

17、器的工作原理可得，根据变压器的工作原理可得： 11 22 1 Un Un 11 33 2 Un Un 12由（ ）（ ）式得： 22 33 U (3) U n n PP 入出 根据得 112233 I UI UI U -4（ ） 134将（ ）（ ）式代入（ ）式得 31 122232 22 I U nn I UI U nn 1 12233 I nI nI n 例、一台理想变压器原线圈匝数例、一台理想变压器原线圈匝数n n1 111001100匝，匝， 两个副线圈的匝数分别是两个副线圈的匝数分别是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600 匝。若通过两个副线圈中的电流分别为匝。若通过

18、两个副线圈中的电流分别为I I2 21A1A， I I3 34A4A，求原线圈中的电流。，求原线圈中的电流。 2.24A2.24A 练、如图所示：理想变压器的交流输入电压练、如图所示：理想变压器的交流输入电压 U U1 1=220V=220V，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，标有匝，标有 “6V6V，9W”9W”、“12V12V，12W”12W”的灯泡分别接在两的灯泡分别接在两 副线圈上均正常发光，求：副线圈上均正常发光，求： （1 1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n n1 1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n n3 3. . （2 2）原线圈的电流）原

19、线圈的电流I I1 1。 n3 n2 n1 （1 1）n n2 2 13201320匝匝 n n3 3= 72= 72匝匝 （2 2）I I1 1=0.095A=0.095A 例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图 所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线 圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半 通过中部的臂，已知线圈的匝数之比通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n n1 1:n:n2 22 2：1. 1.在不在不 接负载的情况下，则（接负

20、载的情况下，则（ ） A A当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220V220V时，时， 线圈线圈2 2输出电压为输出电压为110V110V B B当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220V220V时，时， 线圈线圈2 2输出电压为输出电压为55V55V C C当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110V110V时，时， 线圈线圈1 1输出电压为输出电压为220V220V D D当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110V110V时，时， 线圈线圈1 1输出电压为输出电压为110V110V BDBD 练习、一理想变压器如图所示，在练习、一理想变压器如图所示，在n n1 1两端两端 接

21、交流电接交流电U U1 1220V220V，n n1 1为为44004400匝，匝，n n2 2为为 11001100匝。若要使匝。若要使U U3 3U U2 2，求，求n n3 3。 n n3 322002200匝匝 例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比 为为4: 14: 1，原线圈中的电阻，原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载与副线圈中的负载 电阻电阻B B阻值相等。阻值相等。a ba b端加一交流电压端加一交流电压U U后，后， （1 1）两电阻消耗的功率之比为多少？）两电阻消耗的功率之比为多少？ （2 2）两电阻两端电压之比为多少？）两电阻两端电

22、压之比为多少？ （3 3）B B电阻两端电压为多少？电阻两端电压为多少？ n1n2 B A U a b （1 1）1 1: :1616 （2 2）1 1: :4 4 （3 3） UB= 17 4U 练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈 的匝数比为的匝数比为n n1 1：n n2 2=3=3：1 1，有四只相同的灯泡，有四只相同的灯泡 连入电路中，若灯泡连入电路中，若灯泡L L2 2、L L3 3、L L4 4均能正常发光，均能正常发光， 则灯泡则灯泡L L1 1 （ （ ） A A、也能正常发光、也能正常发光 B B、较另三个灯暗些、较另三个灯暗些 C C、将会烧坏、将会烧坏 D D、不能确定、不能确定 n2n1 L3L4 L1 L2 A A