1、3.3 变压器（第变压器（第1课时课时）选择性必修第二册选择性必修第二册【学习目标】【学习目标】1 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系。(物理观念)2 2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量。(物理观念)3 3.掌握交变电流有效值与峰值的关系,会进行有效值的计算。(科学思维)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3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像
2、管彩色电视机显像管34万伏万伏变压器变压器城乡变压器城乡变压器各式变压器各式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器可拆变压器可拆变压器生产生活中有各种变压器，有的把低生产生活中有各种变压器，有的把低压升为高压，有的把高压降为低压。压升为高压，有的把高压降为低压。变压器是如何改变电压的呢？变压器是如何改变电压的呢？一、变压器原理2.2.示意图示意图铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈3.3.电路图中符号电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘n1n21.1.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （2 2）原线圈）原线圈( (初级线圈初级线圈) )（3 3）副线圈）副线圈( (次级线圈
3、次级线圈) )思考：原副线圈的导线互不相连，电能是如何传到小灯泡的？ U1U2n1n2与电源相连的线圈叫原线圈，匝数用n1表示，它两端的电压叫输入电压，用U1表示与负载相连的线圈叫副线圈，匝数用n2表示，它两端的电压叫输出电压，用U2表示变压器的原理若交流改成直流会发生什么现象？铁芯的作用就是减少漏磁铁芯起了什么作用？互感现象是变压器工作的基础对交流电起作用，对直流电不起作用1.(多选)一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中,下列物理量一定相等的是()A.交变电流的频率B.电流的有效值C.电功率 D.磁通量的变化率解析 由变压器的工作原理可知输入、输出交变电流的频率相同,穿过原、副线圈的磁通量
4、变化率相等,所以A、D正确;理想变压器没有能量损失,即输入功率和输出功率相等,所以C正确;变压器的原、副线圈中电流的最大值、有效值不同,所以B错误。答案 ACD答案：B2 2如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n n1 1n n2 24141，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感，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，电流表线时，电流表A A1 1的示数为的示数为12 mA12 mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为的示数为 ( () )A A3 mA3 mAB B0 0C C48 mA48 mA D D与负载与负载R
5、R的值有关的值有关情境探究情境探究变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢? ?下面我们通过实验来探究。下面我们通过实验来探究。器材器材: :可拆变压器、学生电源、多用电表、导线若干。可拆变压器、学生电源、多用电表、导线若干。实验步骤实验步骤:(1):(1)按图示连接电路。按图示连接电路。二、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(2)(2)原线圈接低压交流电源原线圈接低压交流电源, ,保持原线圈匝数保持原线圈匝数n n1 1不变不变, ,改变副线圈匝数改变副线圈匝数n n2 2, ,用多用电表交流电压挡分别测出每次用多用电表交流电压挡分别测出每次n n2 2改变
6、后副线圈两端的电压改变后副线圈两端的电压, ,记入表记入表格。格。(3)(3)原线圈接低压交流电源原线圈接低压交流电源, ,保持副线圈匝数保持副线圈匝数n n2 2不变不变, ,改变原线圈匝数改变原线圈匝数n n1 1, ,用多用电表交流电压挡分别测出每次用多用电表交流电压挡分别测出每次n n1 1改变后副线圈两端的电压改变后副线圈两端的电压, ,记入表记入表格。格。(4)(4)总结实验现象总结实验现象, ,得出结论。得出结论。实验数据实验数据 n2/匝匝 U2/V U1/U2 n1/ n2 100 400102030U1=220V n1=1600匝匝12.412.453.253.21.341
7、.342.702.704.054.0517.717.74.14.1164164818154.354.316164 4160160808053.353.3小组讨论：误差从哪里来呢？小组讨论：误差从哪里来呢？铁芯由硅钢片叠加而不是一整块完整的硅钢制成就是为了减小涡流效应实验结论误差允许范围内2121nnUU 无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理想变压器的特点：没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%97%99%99
8、%，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%100%（理想（理想变压器）是没有问题的。变压器）是没有问题的。 理想变压器也是一个理想化模型。三、电压与匝数的关系1电压关系：电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压的电压U1=E1,副线圈两端的电压副线圈两端的电压U2=E2,所以。当有多组线圈时所以。当有多组线圈时,则有则有 不能改变不能改变直流电压直流电压 332211nUnUnU2 2. .功率关系功率关系: :输入功率等于输出功率输入功率等于输出功率, ,即即P P入入=P=P出出, , U U1 1I I1 1
9、= U= U2 2I I2 2。3 3. .电流关系电流关系: :(1)(1)由功率关系可知由功率关系可知, ,当只有一个副线圈时当只有一个副线圈时, , ( (2)2)当有多个副线圈时当有多个副线圈时, , I I1 1U U1 1=I=I2 2U U2 2+I+I3 3U U3 3+ +,I I1 1n n1 1=I=I2 2n n2 2+I+I3 3n n3 3+ +211221nnUUIIU1、U2、I1、I2均为均为有效值有效值 3. 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=21,电压表和电流表均为理想电表,灯泡电阻RL=6 ,A、B端电压u1=12 sin 100t(V)。下
10、列说法正确的是()A.灯泡中的电流频率为100 HzB.电压表的读数为24 VC.电流表的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W答案 D 4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为201，两个标有，两个标有 “12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的电表可视为理想的电表)的示数分别是的示数分别是 ()A120 V,0.10 AB240 V,0.025 AC120 V,0.05 AD240 V,0.05 A答
11、案：D5.某理想变压器原、副线圈匝数之比为某理想变压器原、副线圈匝数之比为559，原线圈所接电源电压的变，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是 ()A输出电压的最大值为输出电压的最大值为36 VB原、副线圈中电流之比为原、副线圈中电流之比为55 9C该理该理想变压器的输入、输出功率想变压器的输入、输出功率之比为之比为55 9D原线圈两端电压有效值为原线圈两端电压有效值为220 V，频率为频率为50 Hz答案：D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、互感现象 2 2、理想变压器、理想变压器 P P入入P P出出三、理想变压器的基本规律三、理想变压器的基本规律 功率关系：功率关系：P入入= P出出频率关系：频率关系：f f 1 = f f 2电压关系：电压关系：2121nnUU 电流关系：电流关系：1221nnII
