1、人教版-高二物理-选修3-2-第五章：5十几万伏十几万伏彩色电视机显像管彩色电视机显像管6V 9V 12V录音机录音机几万伏几万伏黑边电视机显像管黑边电视机显像管4.2V 4.4V 5.3V手机充电器手机充电器3000V防身器防身器 12V扫描仪扫描仪36V机床上的照明灯机床上的照明灯 3V随身听随身听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用电器用电器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220V，那么，那么如何使这些额定电压不是如何使这些额定电压不是220V的电器设备的电器设备正常工作呢？正常工作呢？话题引入：话题引入：城乡变压器城乡变压器学生收集的各式变
2、压器学生收集的各式变压器变电所的大型变压器变电所的大型变压器几种常见的变压器几种常见的变压器可拆变压器可拆变压器原线圈原线圈（2）原线圈原线圈：跟电源相连（也叫初级线圈）：跟电源相连（也叫初级线圈）副线圈副线圈（3）副线圈副线圈：跟负载相连（也叫次级线圈）：跟负载相连（也叫次级线圈）铁芯铁芯（1）铁芯铁芯（是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。）（是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。）电源电源负载负载一一.变压器的结构变压器的结构电路符号电路符号思考：思考：变压器原副线圈之间没有通过导线连接，是如变压器原副线圈之间没有通过导线连接，是如何实现能量从一个线圈传递给另一个线圈的呢？何实现能量从一个线圈传
3、递给另一个线圈的呢？二二.变压器的工作原理变压器的工作原理 当在原线圈上加上交变电压时，在原线圈中当在原线圈上加上交变电压时，在原线圈中出现交变电流，交变电流产生的磁场是不断变化出现交变电流，交变电流产生的磁场是不断变化的，磁感线沿着铁芯形成回路，既出穿过了原线的，磁感线沿着铁芯形成回路，既出穿过了原线圈又穿过了副线圈，因此副线圈中出现了圈又穿过了副线圈，因此副线圈中出现了交变的交变的磁通量，产生一个交变的感应电动势，因此副线磁通量，产生一个交变的感应电动势，因此副线圈中也出现了圈中也出现了交变的交变的感应电流。感应电流。简单的说：变压器利用的是简单的说：变压器利用的是互感互感原理。原理。电能
4、电能磁场能磁场能电能电能(U1、I1)(变变化的磁化的磁场场)(U2、I2)思考：思考：变压器在传递电能过程中有能量损失吗？变压器在传递电能过程中有能量损失吗？（1）线圈内阻消耗电能，转化为热量）线圈内阻消耗电能，转化为热量（铜损）（铜损）（2）铁芯中的涡流损耗；）铁芯中的涡流损耗；（铁损）（铁损）（3）某些磁感线没有沿铁芯穿过副线圈，即存在）某些磁感线没有沿铁芯穿过副线圈，即存在漏磁现象；漏磁现象；（磁损）（磁损）理想变压器：理想变压器：不存在能量损失的变压器，即没有铜损、不存在能量损失的变压器，即没有铜损、铁损、漏磁损失的变压器。铁损、漏磁损失的变压器。理想模型理想模型思考：思考：理想变压
5、器在改变电压时有何规律呢？理想变压器在改变电压时有何规律呢？要想得到不同的电压，可以通过改变什么参数要想得到不同的电压，可以通过改变什么参数来实现呢？来实现呢？三三.理想变压器的端电压与匝数的关系理想变压器的端电压与匝数的关系演示实验：演示实验：探究理想变压器的电压与匝数的关系探究理想变压器的电压与匝数的关系数数据据记记录录结论：结论：在误差允许的范围内，在误差允许的范围内，原副线圈两端的电压与原副线圈两端的电压与其匝数成其匝数成正比正比理论分析：理论分析：理想变压器的端电压与匝数的关系理想变压器的端电压与匝数的关系(1)穿过原副线圈的磁通量在每时每刻都是相同的，则穿过原副线圈的磁通量在每时每
6、刻都是相同的，则其磁通量的变化量也是相同的，则可得：其磁通量的变化量也是相同的，则可得：tnEtnE2211,2121nnEE(2)原副线圈中的感应电动势与匝数成正比：原副线圈中的感应电动势与匝数成正比：(3)由于没有内阻由于没有内阻:E1=U1,E2=U22121nnUU思考：思考：要想升高电压，原副线圈的匝要想升高电压，原副线圈的匝数应该怎样？降压呢？数应该怎样？降压呢？2121nnUU 1、当、当n2 n1 时，时，U2U1 升压变压器升压变压器2、当、当n2 n1时，时，U2 U1 降压变压器降压变压器思考：思考：对于理想变压器没有能量损失，则原线对于理想变压器没有能量损失，则原线圈回
7、路中消耗的电功率与副线圈回路消耗的电圈回路中消耗的电功率与副线圈回路消耗的电功率应该相等。功率应该相等。21PP 根据此关系请你试着推导出原副线圈中电流根据此关系请你试着推导出原副线圈中电流与匝数的关系？与匝数的关系？(1)原副线圈消耗的电功率相等：原副线圈消耗的电功率相等：21PP 12212211IIUUIUIU(2)上式可化为：上式可化为：(3)利用端电压与匝数的关系可得：利用端电压与匝数的关系可得：22111221InInnnII或四四.理想变压器的电流与匝数的关系理想变压器的电流与匝数的关系（一）变压器的构造（一）变压器的构造（二）变压器的工作原理：（二）变压器的工作原理：（三）理想
8、变压器（三）理想变压器 变压规律：变压规律：U1/U2=n1/n2 变流规律：变流规律：I1/I2=n2/n1 功率关系：功率关系：P入入P出出1 1示意图示意图2 2电路图中符号电路图中符号1 1、利用原、副线圈的、利用原、副线圈的互感互感现象现象2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能小结：小结：作业一作业一 课本课本 问题与练习问题与练习 （1 1）作业本上作业本上 2 2、3 3（2 2）思考）思考1 1（3 3）看书）看书4-2.4-2.变压器变压器第二课时第二课时1、如图，一台理想变压器，原线圈、如图，一台理想变压器，原线圈2200匝，副线圈匝，副线圈440匝，并
9、接一个匝，并接一个100的负载电阻若把原线圈接在的负载电阻若把原线圈接在220V交流交流电源上，则电压表示数为电源上，则电压表示数为_V,电流表示数为电流表示数为_A_A440.44若上面接的是若上面接的是220V220V直流电源呢？直流电源呢？电压表示数电压表示数_V,电流表示数电流表示数_A00课堂练习课堂练习AV图（图（a）A铁芯铁芯图（图（b）C2 2、钳形电流表的外形和结构如图（、钳形电流表的外形和结构如图（a a）所示。图（）所示。图（a a）中电流表的读数为中电流表的读数为1.2A 1.2A。图（。图（b b）中用同一电缆线绕）中用同一电缆线绕了了3 3匝，则匝，则A.A.这种电
10、流表能测直流电流，图（这种电流表能测直流电流，图（b b）的读数为）的读数为2.4A2.4AB.B.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为0.4A0.4AC.C.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为3.6A3.6AD.D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b b）的读数为）的读数为3.6A3.6A五、理想变压器的动态分析问题五、理想变压器的动态分析问题U1U2Rn1n2I1I21.只有在原线圈上加上交变电压，副线圈中才会出现感只有在原线圈上加上交变
11、电压，副线圈中才会出现感应电动势，副线圈两端才会有电压，因此：应电动势，副线圈两端才会有电压，因此：输出电压由输出电压由输入电压决定输入电压决定。12122121UnnUnnUURUnnRUI12122变压器输出电流与输入电流的关系变压器输出电流与输入电流的关系2.2.输入电流随输出电流的输入电流随输出电流的增大而增大增大而增大.RnUnInInInnII21122112211221思考：写出输入电流与负思考：写出输入电流与负载载R R的关系式。的关系式。3.3.随负载的增加，输入电流随输出电流增大随负载的增加，输入电流随输出电流增大而增大，则输入功率随输出功率的增大而增而增大，则输入功率随输
12、出功率的增大而增大，可见大，可见输入功率由输出功率决定（输入功率由输出功率决定（要多少要多少给多少！给多少！）RnUnRUPP2121222221思考：输入功率与输出功率是什么联系呢？思考：输入功率与输出功率是什么联系呢？3.3.变压器电路的动态分析流程：变压器电路的动态分析流程：1U1122UnnU RUI221221nnII2U2I1I课后练习：课后练习：如图所示是街头变压器通过降压给用户供电如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压时市区电网电压，负载变的示意图。变压器的输入电压时市区电网电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输化时输入电压不会有
13、大的波动。输出电压通过输电线输送到用户，输电线的电阻用送到用户，输电线的电阻用R0表示，变阻器表示，变阻器R表示用户用表示用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的减小（滑片的减小（滑片向下移）。当用户的用电器增加时，图中各表的示数如向下移）。当用户的用电器增加时，图中各表的示数如何变化。何变化。A1A2V1V2R0R1U1122UnnU RUI222121InnI 2U2I1I不变不变六、有多个副线圈的理想变压器问题六、有多个副线圈的理想变压器问题R1R2U1n1n2n3I1I2I3U2U3思考：思考：如图所示，在同一个铁芯上缠绕多个线圈，如图所示，在
14、同一个铁芯上缠绕多个线圈，n1为为原线圈的匝数，原线圈的匝数，n2、n3为两个副线圈的匝数，请你根为两个副线圈的匝数，请你根据我们研究变压器的方法分析原副线圈的端电压、电流据我们研究变压器的方法分析原副线圈的端电压、电流与匝数的关系。与匝数的关系。（1）端电压与匝数的关系）端电压与匝数的关系因为三个线圈绕在同一个铁芯上，穿过各个线圈的磁通因为三个线圈绕在同一个铁芯上，穿过各个线圈的磁通量时刻相同，磁通量的变化率也时刻相同，故：量时刻相同，磁通量的变化率也时刻相同，故：321321332211:,nnnEEEtnEtnEtnE对于理想变压器线圈没有内阻，端电压等于电动势：对于理想变压器线圈没有内
15、阻，端电压等于电动势：321321:nnnUUU（2）电流与匝数的关系）电流与匝数的关系根据能量守恒，原副线圈的功率满足的关系：根据能量守恒，原副线圈的功率满足的关系：332211332211321321332211321:InInInknUnUnUnnnUUUIUIUIUPPP得由（3）推广到多个副线圈的情形：）推广到多个副线圈的情形：44332211321321:InInInInnnnUUU4.4.如图所示：理想变压器的交流输入电压如图所示：理想变压器的交流输入电压U U1 1=220V=220V，有两，有两组副线圈，其中组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，标有匝，标有“6V6V，9
16、W”9W”、“12V12V，12W”12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：的灯泡分别接在两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）原线圈的电流I I1 1。（1 1）n n1 1 13201320匝匝 n n3 3=72=72匝匝（2 2）I I1 1=0.095A=0.095AL1U1n1n2n3I1I2I3U2U3L2例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4:14:1，原线圈中的电阻原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载电阻与副线圈
17、中的负载电阻B B阻值相等。阻值相等。a a b 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？n1n2BAUab（1 1）1:161:16（2 2）1:41:4（3 3）U UB B=4U/17=4U/173 3、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图简图 问
18、：问：（1 1）电路正常工作时，）电路正常工作时，b b线圈是没有电流的，原因是线圈是没有电流的，原因是什么？什么？（2 2）如果站在地上的人不小心接触火线时，）如果站在地上的人不小心接触火线时，b b线圈为线圈为什么会产生感应电流？什么会产生感应电流？答案答案 （1 1）电流互感器）电流互感器a a侧两线圈完全相同，侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，产生的磁场相互抵消，b b侧线圈磁通量总为零侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流而不变，线圈中不产生感应电流（2 2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，回发电厂，a a侧两线圈电流大小不等，产生侧两线圈电流大小不等，产生“剩剩余电流余电流”在铁芯中产生变化的在铁芯中产生变化的“剩余磁通剩余磁通”，b b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流流
