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1、第2节 变压器第1页，本讲稿共40页课标课标定位定位学习目标：学习目标：1.了解变压器的构造以及几种常见的变压器了解变压器的构造以及几种常见的变压器2理解变压器的工作原理理解变压器的工作原理3通过实验探究变压器电压和匝数的关系通过实验探究变压器电压和匝数的关系4掌握理想变压器的模型，明确理想变压器的输入与输掌握理想变压器的模型，明确理想变压器的输入与输出功率之间的关系，并由此推导原、副线圈中的电流关系出功率之间的关系，并由此推导原、副线圈中的电流关系重点难点：重点难点：1.变压器的工作原理变压器的工作原理2变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系第2
2、页，本讲稿共40页 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第2 2节节课前自主学案课前自主学案第3页，本讲稿共40页课前自主学案课前自主学案一、变压器的结构一、变压器的结构1结构组成：由两个结构组成：由两个(或两个以上或两个以上)线圈和闭合的铁芯组线圈和闭合的铁芯组成成2结构特点结构特点原线圈与原线圈与_相连，副线圈与相连，副线圈与_相连，铁芯由相连，铁芯由涂有绝缘漆的涂有绝缘漆的_而成而成交流电源交流电源负载负载硅钢片叠合硅钢片叠合第4页，本讲稿共40页二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理1互感：交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，互感：交变电流
3、通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，交变磁场在副线圈中产生感应电动势，当副线圈闭合时，交变磁场在副线圈中产生感应电动势，当副线圈闭合时，副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生_的现象的现象2工作原理工作原理电磁感应是变压器的工作原理，即电磁感应是变压器的工作原理，即_是变压器是变压器工作的基础工作的基础互相感应互相感应互感现象互感现象第5页，本讲稿共40页三、科学探究三、科学探究变压器电压与匝数的关系变压器电压与匝数的关系无漏磁无漏磁无电阻无电阻第6页，本讲稿
4、共40页思考感悟思考感悟变压器的原副线圈连在一起吗？是原线圈中的电变压器的原副线圈连在一起吗？是原线圈中的电流跑到副线圈中去了吗？流跑到副线圈中去了吗？提示：提示：变压器的原副线圈虽然都套在同一个铁芯上，变压器的原副线圈虽然都套在同一个铁芯上，但两线圈是彼此绝缘的，是利用了互感现象在副线但两线圈是彼此绝缘的，是利用了互感现象在副线圈上感应出电流的，并不是原线圈的电流直接跑到圈上感应出电流的，并不是原线圈的电流直接跑到副线圈中去副线圈中去第7页，本讲稿共40页四、常见的变压器四、常见的变压器1升压、降压变压器升压、降压变压器n2n1，_，是升压变压器，是升压变压器n2n1，_，是降压变压器，是降
5、压变压器2自耦变压器：自耦变压器：_绕组的变压器为自耦变绕组的变压器为自耦变压器压器3三相变压器：是三个相同容量三相变压器：是三个相同容量_的组的组合，它有合，它有_铁芯柱，每个铁芯柱，每个_上都绕有同一相上都绕有同一相的的_线圈，一个是高压线圈，另一个是线圈，一个是高压线圈，另一个是_U2U1U2U1只有一个只有一个单相变压器单相变压器3个个铁芯柱铁芯柱2个个低压线圈低压线圈第8页，本讲稿共40页核心要点突破核心要点突破一、理想变压器的特点及工作原理一、理想变压器的特点及工作原理1理想变压器的特点理想变压器的特点(1)没有漏磁，即通过原、副线圈的每一匝的磁通量都没有漏磁，即通过原、副线圈的每
6、一匝的磁通量都一样；一样；(2)原、副线圈没有电阻，即忽略原、副线圈中的焦耳原、副线圈没有电阻，即忽略原、副线圈中的焦耳热损耗热损耗(铜损铜损)；(3)铁芯中无磁损耗，也不产生涡流；铁芯中无磁损耗，也不产生涡流；(4)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于于0.第9页，本讲稿共40页2工作原理工作原理变压器工作原理的物理过程示意图如图变压器工作原理的物理过程示意图如图421所示所示原线圈上加交变电压原线圈上加交变电压U1产生交变电流；铁芯中产生产生交变电流；铁芯中产生交变磁场即产生交变磁通量，从而在副线圈中产交变磁场即产生交变磁通量，从而在副
7、线圈中产生交变电动势生交变电动势U2；当副线圈接负载时，副线圈相当于；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电由于铁芯闭合，在不考虑铁交流电源向外界负载供电由于铁芯闭合，在不考虑铁芯漏磁的情况下，芯漏磁的情况下，图图421第10页，本讲稿共40页穿过原、副线圈的每匝线圈的磁通量及其变化率穿过原、副线圈的每匝线圈的磁通量及其变化率均相同，因此在原线圈上所加的交变电压值与原均相同，因此在原线圈上所加的交变电压值与原线圈匝数不变的情况下，副线圈上产生的交变电线圈匝数不变的情况下，副线圈上产生的交变电压与副线圈的匝数成正比这样可以通过绕制不压与副线圈的匝数成正比这样可以通过绕制不同匝数的副
8、线圈来得到各种数值的交变电动势，同匝数的副线圈来得到各种数值的交变电动势，从而改变了交变电流的电压从而改变了交变电流的电压要强调的是：从能量转换角度看，变压器是把电要强调的是：从能量转换角度看，变压器是把电能转化为磁能，再将磁能转化为电能的装置，一能转化为磁能，再将磁能转化为电能的装置，一般地说，经过转换后电压、电流均发生了变化般地说，经过转换后电压、电流均发生了变化第11页，本讲稿共40页特别提醒：特别提醒：(1)变压器只对变化的电流起作用，对变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用；恒定电流不起作用；(2)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个变压器的两个线圈之间通过磁场联系在
9、一起，两个线圈间是绝缘的；线圈间是绝缘的；(3)变压器不能改变交变电流的频率；变压器不能改变交变电流的频率；第12页，本讲稿共40页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1变压器原、副线圈的匝数相等，当导体棒在匀强变压器原、副线圈的匝数相等，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，图磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图422中电压表中电压表V1的示数为的示数为12V，则电压表，则电压表V2的示数为的示数为()图图422第13页，本讲稿共40页A小于或等于小于或等于12VB大于大于12VC无法确定无法确定D0V解析：解析：选选D.导体棒向左匀速直线运动，根据右手
10、定则可导体棒向左匀速直线运动，根据右手定则可以判断导体棒中电流方向由上而下，大小不变，根据法以判断导体棒中电流方向由上而下，大小不变，根据法拉第电磁感应定律可以知道感应电动势大小不变，原线拉第电磁感应定律可以知道感应电动势大小不变，原线圈中感应电流的磁场以及磁通量不发生变化，所以次级圈中感应电流的磁场以及磁通量不发生变化，所以次级线圈中不产生感应电流及感应电动势，电压表线圈中不产生感应电流及感应电动势，电压表V2示数示数为为0，选，选D.第14页，本讲稿共40页二、理想变压器的基本规律二、理想变压器的基本规律1基本规律基本规律第15页，本讲稿共40页第16页，本讲稿共40页(2)变压比公式中的
11、电压值和变流比公式中的电变压比公式中的电压值和变流比公式中的电流值均为有效值，不是瞬时值流值均为有效值，不是瞬时值(3)理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压理想变压器变压比公式和变流比公式中的电压和电流均采用峰值时，公式仍成立和电流均采用峰值时，公式仍成立(4)从电流与匝数的关系可知，变压器高压线圈匝数从电流与匝数的关系可知，变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压绕多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压绕圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制第17页，本讲稿共40页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀
12、)2(2010年高考重庆理综卷年高考重庆理综卷)一输入电压为一输入电压为220V，输出，输出电压为电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了铁芯上新绕了5匝线圈如图匝线圈如图423所示，然后将原所示，然后将原来线圈接到来线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压交流电源上，测得新绕线圈的端电压为为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为副线圈匝数分别为()图图423第18页，本
13、讲稿共40页A1100,360B1100,180C2200,180D2200,360第19页，本讲稿共40页三、变压器工作的制约关系三、变压器工作的制约关系图图424当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，确定其他物理量变化时，可依据下器的负载发生变化，确定其他物理量变化时，可依据下列原理判定列原理判定(如图如图424所示所示)第20页，本讲稿共40页第21页，本讲稿共40页3输输出出功功率率P2决决定定输输入入功功率率P1.理理想想变变压压器器的的输输出出功功率率与与输输入入功功率率相相等等即即P2P1.在在输输入入电电压
14、压U1一一定定的的情情况况下下，当当负负载载电电阻阻R增增大大时时，I2减减小小，则则变变压压器器输输出出功功率率P2U2I2减减小小，输输入入功功率率P1也也将将相相应应减减小小；当当负负载载电电阻阻R减减小小时时，I2增增大大，变变压压器器的的输输出出功功率率P2增增大大，则则输输入入功功率率P1也也将将增大增大第22页，本讲稿共40页特特别别提提醒醒：变变压压器器原原副副线线圈圈功功率率制制约约关关系系、电电流流制制约约关关系系实实质质上上体体现现了了能能量量守守恒恒特特点点(不不计计变变压压器器损损失失能能量量)，消消耗耗了了多多少少能能量量，必必定定提提供供了了多多少少能能量量，反反
15、过过来来提提供供了了不不消消耗耗，提提供供的的多多消消耗耗的少，显然是不符合能量守恒定律的的少，显然是不符合能量守恒定律的第23页，本讲稿共40页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3关于理想变压器在使用中的判断，其中正确的关于理想变压器在使用中的判断，其中正确的是是()A当副线圈提供电能的用电器有一部分停止工作当副线圈提供电能的用电器有一部分停止工作时，原线圈两端电压减小时，原线圈两端电压减小B当副线圈提供电能的电路中并联更多的用电器当副线圈提供电能的电路中并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之增大时，原线圈输入的电流随之增大C当副线圈与用电电路断开时，副线圈两端无电当
16、副线圈与用电电路断开时，副线圈两端无电压压D当副线圈与用电电路断开时，原线圈两端无电压当副线圈与用电电路断开时，原线圈两端无电压第24页，本讲稿共40页第25页，本讲稿共40页课堂互动讲练课堂互动讲练理想变压器基本规律的应用理想变压器基本规律的应用例例例例1 1图图425第26页，本讲稿共40页A接额定电压为接额定电压为8V的小灯泡，小灯泡能正常发光的小灯泡，小灯泡能正常发光B接交流电压表时读数为接交流电压表时读数为8.48VC接阻值为接阻值为6的电阻时原线圈中的电流为的电阻时原线圈中的电流为36.7AD接电磁打点计时器时打点的周期为接电磁打点计时器时打点的周期为0.02s第27页，本讲稿共4
17、0页第28页，本讲稿共40页【答案答案】D【方法总结方法总结】(1)在变压器问题中，原、副线在变压器问题中，原、副线圈电压、电流为有效值，或同为最大值圈电压、电流为有效值，或同为最大值(2)变压器可以改变电压和电流，不能改变电压、变压器可以改变电压和电流，不能改变电压、电流的周期电流的周期(频率频率)(3)原、副线圈电流与匝数的关系适用于原、副线圈电流与匝数的关系适用于“一原一一原一副副”的情况，对于的情况，对于“多副多副”情况要利用功率关系情况要利用功率关系P原原P副副处理处理第29页，本讲稿共40页如图如图426所示，有理想变压器给负载供电，所示，有理想变压器给负载供电，变压器输入电压不变
18、如果负载电阻的滑片向上移动，变压器输入电压不变如果负载电阻的滑片向上移动，则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确则图中所有交流电表的读数及输入功率变化情况正确的是的是()变压器的动态分析问题变压器的动态分析问题例例例例2 2图图426第30页，本讲稿共40页AV1、V2不变，不变，A1增大，增大，A2减小，减小，P增大增大BV1、V2不变，不变，A1、A2增大，增大，P增大增大CV1、V2不变，不变，A1、A2减小，减小，P减小减小DV1不变，不变，V2增大，增大，A1减小，减小，A2增大，增大，P减小减小第31页，本讲稿共40页第32页，本讲稿共40页【答案答案】C【方法总结方法总结
19、】应用各物理量间的制约关系对理应用各物理量间的制约关系对理想变压器电路进行动态分析，常见情况有两种：想变压器电路进行动态分析，常见情况有两种：(1)原副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变原副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是化而变化的情况，进行动态分析的顺序是RI2P2P1I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1.第33页，本讲稿共40页变压器变压器“一原多副一原多副”问题问题例例例例3 3如图如图
20、427所示，理想变压器原线圈所示，理想变压器原线圈I接到接到220V的交流电源上，副线圈的交流电源上，副线圈的匝数为的匝数为30，与一标有，与一标有“12V12W”的灯泡连接，灯泡正常发光副线圈的灯泡连接，灯泡正常发光副线圈的输出电压为的输出电压为110V，电流为，电流为0.4A求：求：(1)副线圈副线圈的匝数；的匝数；(2)原线圈原线圈的匝数以及通过原线圈的电流的匝数以及通过原线圈的电流第34页，本讲稿共40页图图427【思思路路点点拨拨】理理想想变变压压器器原原线线圈圈两两端端电电压压跟跟每每个个副副线线圈圈两两端端电电压压之之比比都都等等于于原原、副副线线圈圈匝匝数数之之比比由由于于有有
21、两两个个副副线线圈圈，原原、副副线线圈圈中中的的电电流流跟跟它它们们的的匝匝数数并并不成反比，但输入功率等于输出的总功率不成反比，但输入功率等于输出的总功率第35页，本讲稿共40页【答案答案】(1)275匝匝(2)550匝匝0.25A第36页，本讲稿共40页变变式式训训练练如如图图428所所示示为为理理想想变变压压器器原原线线圈圈的的匝匝数数为为1000匝匝，两两个个副副线线圈圈n250匝匝，n3100匝匝，L1是是“6 V2W”的的小小灯灯泡泡，L2是是“12V4W”的的小小灯灯泡泡，当当原原线线圈圈接接上上交交流流电电压压时时，L1、L2都都正正常常发发光光，那那么么原原线线圈圈中中的的电电流流为为()图图428第37页，本讲稿共40页第38页，本讲稿共40页知能优化训练知能优化训练第39页，本讲稿共40页本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用第40页，本讲稿共40页