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1、关于高中物理选修变压器第1页，此课件共27页哦教教 学学 目目 标标（一）知识与技能（一）知识与技能1知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。2理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。解决有关问题。3 了解理想变压器原、副线圈各物理量关系。了解理想变压器原、副线圈各物理量关系。（二）过程与方法（二）过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。分析问题、解决问题的能力。（三
2、）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观1使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2培养学生实事求是的科学态度。培养学生实事求是的科学态度。教学重点：探究变压比和匝数比的关系。教学重点：探究变压比和匝数比的关系。教学难点：探究变压比和匝数比的关系。教学难点：探究变压比和匝数比的关系。教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡第2页，此课件共27页哦照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯
3、-36伏伏半导体收音机电源电压不超过半导体收音机电源电压不超过10伏伏大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万伏几万伏远距离输电远距离输电-几十万伏几十万伏电视机显像管却需要电视机显像管却需要10000V以上电压以上电压交流便于改变电压，以适应各种不同的需要交流便于改变电压，以适应各种不同的需要变压器就是改变变压器就是改变交流交流电压的设备电压的设备第3页，此课件共27页哦几种常见的变压器几种常见的变压器第4页，此课件共27页哦一、变压器的构造一、变压器的构造1.1.示意图示意图2.2.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘硅（绝缘硅钢片叠合而成）钢片叠合而成）（2 2）原线圈（）
4、原线圈（初级线初级线圈圈）：其匝数用）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副线圈（）副线圈（次级线圈次级线圈）：其匝数用：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.n1n2U1 原原线线圈圈铁铁芯芯U2副副线线圈圈 第5页，此课件共27页哦3.3.电路图中符号电路图中符号n1n2问题：问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？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，那么在给原线圈接变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎样产生是怎样产生的？的
5、？铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘U1 原原线线圈圈铁铁芯芯U2副副线线圈圈 第6页，此课件共27页哦二、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 变压器通过闭合铁芯，变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电利用互感现象实现了电能（能（U U1 1、I I1 1）到磁场能）到磁场能（变化的磁场）再到（变化的磁场）再到电能（电能（U U2 2、I I2 2）转化。）转化。互感现象：在原副线圈中由于有互感现象：在原副线圈中由于有交变电流交变电流而而发生的互相感应现象。发生的互相感应现象。若给原线圈接若给原线圈接直流电压直流电压U1，副线圈电压副线圈电压U U2 2？U1 原原线线
6、圈圈铁铁芯芯U2副副线线圈圈 第7页，此课件共27页哦闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能-磁场能磁场能-电能的转换，由于原副线圈电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型想化模型-理想变压器理想变压器。无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理理想想变变压压器器从从能量转化能量转化的角度，变压器是把的角度，变压器是把电能电能转化转化为为磁场能磁场能，再将磁场能转化为，再将磁场能转化为电能电能的装置。的
7、装置。由于运行时铁芯内部产生涡流，涡流经过由于运行时铁芯内部产生涡流，涡流经过铁芯时，会使铁芯内部产生热能，这种热铁芯时，会使铁芯内部产生热能，这种热能是消耗能量的，故称为能是消耗能量的，故称为铁损铁损。铜损铜损是电流通过变压器原副绕组时，是电流通过变压器原副绕组时，在原副绕组的电阻上所消耗的功率，在原副绕组的电阻上所消耗的功率，铜损铜损又叫又叫可变损耗可变损耗。磁损耗磁损耗是指磁性材料在磁化过程和反磁化是指磁性材料在磁化过程和反磁化过程中有一部分能量不可逆地转变为热，过程中有一部分能量不可逆地转变为热，所损耗的能量称磁损耗。所损耗的能量称磁损耗。无漏磁无漏磁第8页，此课件共27页哦三、理想变
8、压器的规律三、理想变压器的规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应电动势分别是：原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n2 2/t tE1 1/n/n1 1=E2 2/n/n2 2原线圈回路有：原线圈回路有：U U1 1=E=E1 1+I+I1 1r r1 1 E E1 1副线圈回路有：副线圈回路有：E E2 2=U=U2 2+I+I2 2r r2 2 UU2 2若不考虑原副线圈的内阻，则若不考虑原副线圈的内阻，则U U1 1=E=E1 1；U U2 2=E=E2 2即：即：U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 21、电
9、压关系：、电压关系：第9页，此课件共27页哦理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的端电压之比端电压之比等于这等于这两个线圈的两个线圈的匝数之比匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U 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U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2第10页，此课件共27页哦3、电流规律、电流规律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 2I I 1 1/I 2 2=U U2 2/U U1 1=n
10、=n2 2/n n1 1P出出=P入入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当有多个副线圈时，当有多个副线圈时，2、功率关系、功率关系理想变压器没有能量损失：理想变压器没有能量损失：P出出=P入入学案导学学案导学P47例例1第11页，此课件共27页哦变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。线绕制。这也是判定高压线圈和低压线圈这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。的一种方法。U U1 1
11、/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2I I 1 1/I/I 2 2=U=U2 2/U/U1 1=n=n2 2/n/n1 1第12页，此课件共27页哦U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R4 4、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 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；P1P22）U1由电源决定；由电源决定；3）U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定；U2n2/n1U14）I2由由U2和负载决定；和负载决定；I2U2R5）I1由由I2和匝数比决定；和匝数比决定；I1n2/n1
12、I2匝数一定时，匝数一定时，U U1 1决定决定U U2 2匝数一定时，匝数一定时，I I2 2决定决定I I1 1学案导学学案导学P47例例2第13页，此课件共27页哦四四、有多个副线圈的理想变压器的问题、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，原线一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为圈匝数为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，相应的电压分别为应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流分别为，相应的电流分别为I I1 1、I I2 2和和I I3 3，根据变压器的工作原理可
13、得，根据变压器的工作原理可得：第14页，此课件共27页哦由由P入入=P出出得得P1=P2+P3即即第15页，此课件共27页哦五、几种常用变压器五、几种常用变压器1.1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2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线圈第16页，此课件共27页哦2.2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝
14、数数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数数少于副线圈匝数第17页，此课件共27页哦【例例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 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割，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 C0 C48mA D48mA D与负载与负载R R的值的值有关有关解析：变压器只能工作于交流电
15、路，不解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n n1 1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n n2 2的磁通量变化，在副线圈的磁通量变化，在副线圈n n2 2上无感应电上无感应电动势出现，所以动势出现，所以A A2 2中无电流通过。中无电流通过。第18页，此课件共27页哦【例例2 2】一理想变压器，其原线圈一理想变压器，其原线圈22002200匝，副线圈匝，副线圈440440匝，并接一个匝，并接一个100100的负载电阻，如图
16、所示。的负载电阻，如图所示。（1 1）当原线圈接在）当原线圈接在44V44V直流电源电源上时，电压直流电源电源上时，电压表示数为表示数为_V,_V,电流表示数为电流表示数为_A._A.（2 2）当原线圈接在）当原线圈接在220V220V交变电源上时，电压表示交变电源上时，电压表示数为数为_V_V，电流表示数为，电流表示数为_A,_A,此时输入此时输入功率为功率为_W._W.00440.4419.36第19页，此课件共27页哦练习练习1.1.一理想变压器，原线圈匝数一理想变压器，原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在，接在电压电压220V220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对
17、11 11只并联的只并联的“36V36V，60w60w”的灯泡供电时，灯泡正常发光。由的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通过原线圈的，通过原线圈的电流电流 I I1 1=_=_。U U1 1U U2 2=n n1 1n n2 22202203636=11001100n n2 2n n2 2=180180180U U2 2P P2 2I I2 2=n n2 2n n1 1I I1 1I I2 218018011601160110011003636=n n2 2 P P2 2=n n1 1 U U2 2=3 3A A解：解：所以：所以：3 A第
18、20页，此课件共27页哦练练习习2、如如图图所所示示，一一理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比为为n1：n2=3：1，有有四四只只相相同同的的灯灯泡泡连连入入电电路路中中，若若灯灯泡泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡均能正常发光，则灯泡L1（）A、也能正常发光、也能正常发光B、较另三个灯暗些、较另三个灯暗些C、将会烧坏、将会烧坏D、不能确定、不能确定L3L4L1U1L2第21页，此课件共27页哦例例3.3.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）中电流表的读数为的读数为1.2A 1.2A。图（。图（b b）中
19、用同一电缆线绕了）中用同一电缆线绕了3 3匝，则匝，则A.A.这种电流表能测直流电流，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3.6A 3.6A 图图（a）A铁铁芯芯图图（b）C第22页，此课件共27页哦例例4.4.为了保证用电
20、安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保为了保证用电安全，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简图护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图 问：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，原因是什么？线圈是没有电流的，原因是什么？（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线圈为什么会线圈为什么会产生感应电流？产生感应电流？第23页，此课件共27页哦解析解析 发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的变
21、压器相似的电流互感器，其铁芯的a a侧有两个形状、绕向侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示），和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示），它们分别将用电器和火线、零线串联起来，它们分别将用电器和火线、零线串联起来，220V220V交变电流在交变电流在MNOMNO、GRKGRK与发电厂之间流过；铁芯的与发电厂之间流过；铁芯的b b侧有另一个线圈与侧有另一个线圈与电磁继电器电磁继电器J J的线圈（图中未画出）并联，室内电路正常的线圈（图中未画出）并联，室内电路正常工作时，工作时，b b线圈没有电流，线圈没有电流，J J保持导通状态，当漏电时，保持导通状态，当漏
22、电时，b b线圈线圈便会产生感应电流，推动电磁继电器便会产生感应电流，推动电磁继电器J J切断用电器的电路，从切断用电器的电路，从而防止事故的发生而防止事故的发生第24页，此课件共27页哦答案答案 （1 1）电流互感器）电流互感器a a侧两线圈完全相同，流过两线圈的侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，b b侧侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流线圈磁通量总为零而不变，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，经大地流回发电厂，）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，a a
23、侧两线圈电流大小不等，产生侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流剩余电流”在铁芯中产生在铁芯中产生变化的变化的“剩余磁通剩余磁通”，b b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流产生感应电流第25页，此课件共27页哦例例6、如如图图所所示示：理理想想变变压压器器的的交交流流输输入入电电压压U1=220V，有有两两组组副副线线圈圈，其其中中n2=36匝匝，标标有有“6V，9W”、“12V，12W”的的灯灯泡泡分分别别接接在在两两副副线线圈圈上上均均正常发光，求：正常发光，求：（1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流）原线圈的电流I1。n3n2n1解：（解：（1）由于两灯均正常发光，）由于两灯均正常发光，所以有：所以有：U2=6V，U3=12V根根据据原原、副副线线圈圈电电压压与与匝匝数数的的关关系系，有有：U1/U2=n1/n2 n1=U1n2/U2=1320匝。匝。U3/U2=n3/n2，n3=U3n2/U2=72匝。匝。（2）根据能量守恒，有）根据能量守恒，有P入入=P出出。即。即I1U1=P2+P3，则则I1=（P2+P3）/U1=0.095A第26页，此课件共27页哦感谢大家观看第27页，此课件共27页哦