1、3.3 变压器变压器复习回顾复习回顾一、周期和频率一、周期和频率二、峰值和有效值二、峰值和有效值三、正弦式交变电流的公式和图像三、正弦式交变电流的公式和图像 四、电感器和电容器对交变电流的作用四、电感器和电容器对交变电流的作用情境导入情境导入 在实际应用中，常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。各种用电设备所需的电压也各不相同。电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220V的电压，机床上的照明灯需要36V的安全电压。一般半导体收音机的电源电压不超过10V，而电视机显像管却需要10000V以上的高电压。交流便于改变电压，以适应各种不同需要。
2、变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。问题思考问题思考 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。变压器是如何改变电压的呢？新知探究新知探究一、变压器的原理一、变压器的原理观察：生活中的用电器用电器额定工作电压用电器额定工作电压随身听3V机床上的照明灯36V扫描仪12V防身器3000V手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管十几万伏我国居民用电均为220v交流电，是如何让这些用电器正常工作的呢？汉武帝汉武帝认识生活中的变压器变电站的大型变压器高压输电中的变压器小型变压器汉武帝汉武帝观察变压
3、器结构1.构造原线圈副线圈（1）铁芯：绝缘硅钢片叠合而成 （2）原线圈：与交流电源相连的线圈叫做原线圈也叫初级线圈（3）副线圈：与负载相连的线圈叫做副线圈也叫次级线圈观察变压器结构(1)原线圈(初级线圈) (2)副线圈(次级线圈)其匝数用n1表示原线圈两端的电压叫变压器的输入电压U1 其匝数用n2表示副线圈两端的电压叫变压器的输出电压U22.示意图思考：我们发现变压器原副线圈不相通，那么给原线圈接直变电源，副线圈接一个小灯泡，通电后，小灯泡会发光吗，为什么？如果将原线圈改接为交流电源，小灯泡会发光吗？观察变压器结构变压器的工作原理原线圈 接 交流电原线圈中的磁场发生改变在铁芯中产生变化的磁通量
4、副线圈产生感应电动势副线圈中的磁通量随之发生改变副线圈有感应电流U2U1变压器的工作原理1.互感现象中的能量传输关系 变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。理想变压器现实中的变压器：1由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。2原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。3铁芯中有磁损耗，产生涡流造成误差。 理想变压器：我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器也是一个理想化
5、模型。本章涉及的习题不做特殊说明我们一般认为是理想变压器。理想变压器规律（一）线圈中铁芯的功能如图，将变压器两线圈上下叠放，插入铁芯，原线圈接交流电，副线圈接一额定电压为3V灯泡，灯泡发光。将铁芯逐渐抽出，灯逐渐变暗。接近全部抽出时，灯熄灭。再将铁芯插回，灯又变亮。可见，闭合铁芯可以将更多的磁感线限制在其内，形成一个闭合的磁路。尽量减小磁场能的散失。理想变压器规律（二）原副线圈中的功率关系理想变压器无能量损失，所以副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率。说明：2.如果负载中有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和。即：P入=P出1+P出2+.1.变压器的输入功率由输出功率决定。即：按
6、需分配入出PP 理想变压器规律理想变压器规律（三）（三）原副线圈中的原副线圈中的频率关系频率关系在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电。同频率的交流电。f 1 = f 2变压器不会改变交变电流原线圈中的频率大小变压器不会改变交变电流原线圈中的频率大小典例精析 如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R
7、0表示输电线的电阻。以线圈平面在中性面为计时起点，下列判断正确的是（）A若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零 B发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBScost C当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压不变 D当用户数目增多时，电路中的电流变小，用户得到的电压变小解析：A、当线圈与磁场平行时，切割磁感线的速度最大，产生的感应电流最大，故A错误；B、根据交变电流的产生规律可知，从中性面开始计时，发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为：e=NBSsint，故B错误；C、当滑动触头P向下移动时，副线圈匝数减小，副线圈的输出电压变小，但变压器原线圈两端的电压不变，故
8、C正确；D、当用户数目增多时，电路总电阻变小，根据欧姆定律可知，副线圈电路中的电流变大，输电线上损失电压变大，用户得到的电压变小，故D错误。故选：C。变式训练如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为8：1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u=311sin100t（V）。下列说法正确的是（）A变压器输入与输出功率之比为1：8 B变压器副线圈中电流的频率为100Hz C变压器原、副线圈中的电流之比为1：8 D若热敏电阻RT的温度升高，电压表的示数不变，电流表的示数变小解析：A、根据理想变压器的特点可知，原、副线圈输入功率和输出功
9、率相等，故A错误；B、变压器副线圈中电流的频率等于原线圈的电流频率，f=/2=100/2 Hz=50Hz，故B错误；C、根据变流比可知，I1/I2n2/n1 ，得原、副线圈的电流之比为1：8，故C正确；D、若热敏电阻RT的温度升高，则热敏电阻的阻值减小，由于原线圈的输入电压不变，电压表示数不变，则副线圈的电压不变，根据欧姆定律可知，副线圈中的电流变大，故D错误。故选：C。 变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。技法点拨：
10、技法点拨：二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系电压关系一、实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。二、实验原理 如图所示变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系三、实验器材可变匝数的变压器(铁芯)、多用电表、220V交流电源、导线若干。四、实验步骤1要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电的最大量程进行测量。2把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。3改变副线圈
11、的匝数用交流电压表测量输出电压。U1=220V n1=1600匝匝 n2/匝匝 U2/V U1/U2 n1/ n2 100 40010203012.453.21.342.704.0517.74.11648154.31641608053.3实验结论：误差允许范围内2121nnUU 思考：误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处有损耗五、注意事项1要事先推测副线圈两端电压的可能值。2通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。3为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。（四）电流关系理想变压器输入功率等于输出功率即: U1I1=U2I2P入= P
12、出121221nnUUII此公式只适用于一个副线圈的变压器几种常见的变压器1.自耦变压器U1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器自耦变压器的原副线圈共用一个线圈121221nnUUIIU2U1ABP2.互感器几种常见的变压器 A电流互感器电压互感器V使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数对移动电话进行无线充电对移动电话进行无线充电科学漫步科学漫步无线充电器中的接收线圈无线充电器中的接收线圈基本工作原理：基本工作原理：在初级线圈输入一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。初
13、级线圈装在充电基座上，次级线圈装在手机内部，对于一个没有无线充电功能的移动电话，也可以通过在移动电话端连接一个无线充电接收器，将接收器放在无线充电基座上来进行充电。典例精析如图所示，手摇发电机产生正弦式交流电，通过一台理想变压器向定值电阻R供电。理想电压表和电流表的示数分别为U和I当发电机转速增大，使发电机的输出电压变为原来的2倍，正确的是（） A电压表的示数仍为U B电流表A的示数仍为I C通过电阻R的电流的频率增大 D电阻R消耗的功率变为原来的2倍解析：A、线圈在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流，原线圈两端的电压等于发电机的输出电压，当发电机的转速增大，输出电压变为原来的2倍，则根据
14、理想变压器的变压比可知，副线圈的输出电压变为原来的2倍，即电压表示数为2U，故A错误；B、副线圈中，根据欧姆定律可知，输出电压变为原来的2倍，则输出电流变为原来的2倍，根据变流比可知，输入电流变为原来的2倍，即电流表A的示数为2I，故B错误；C、根据转速与频率的关系可知，f=n，当转速增大，则发电机的电流的频率增大，理想变压器不会改变电流的频率，则通过电阻R的电流的频率增大，故C正确；D、根据功率公式可知，电阻R消耗的功率：P=U2/R，当电压表示数变为2倍，则电阻R消耗的功率变为原来的4倍，故D错误。故选：C。变式训练如图所示，变压器为理想变压器，变化规律为U=202 sin100t（V）的
15、电压接在a、b两端，L为灯泡，R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列正确的是（）A电压表V2示数不变，V3示数增大 B变阻器滑片是沿dc的方向滑动 C该变压器起降压作用 D灯泡发光每秒闪50次解析：AB、观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，即副线圈电流增大，变压器的输入电压不变，匝数比不变，所以副线圈输出电压不变，即V1，V2示数不变，根据欧姆定律得负载电阻减小，所以变阻器滑片是沿cd的方向滑动，由于电流表A2的示数增大，所以灯泡L两端电压增大，滑动变阻器R两端电压
16、减小，即电压表V3示数减小，故AB错误；C、观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，即原线圈电流增大量小于副线圈电流增大量，根据电流与匝数成反比，所以该变压器起降压作用，故C正确；D、分析交变电压的表达式可知，周期：T2/=0.02s，一个周期内电流方向改变两次，故灯泡发光每秒闪100次，故D错误。故选：C。技法点拨：技法点拨：即: U1I1=U2I2P入= P出121221nnUUII此公式只适用于一个副线圈的变压器课堂小结课堂小结1.变压器原理：2.理想变压器特点：利用互感现象实现电能到磁场能到电能的转化和传递。变压器铁芯内无漏磁原、副线圈不计内阻忽略铁芯产生的热量3.理想变压器规律：功率关系：P入= P出频率关系：f 1 = f 2电压关系：2121nnUU 电流关系：1221nnII4.几种常见变压器再见再见
