3-2_变压器原理解读
人教版高中物理选修3-2《变压器》
U2
课堂练习和课外作业
课堂练习：1. P44 问题与练习 第2题，有些机床为 了安全，照明用的电压是36V，这个电压是把380V的电
压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副
线圈是多少匝？ 380V= U1 n1
解析：
依题意，有n1=1140匝，U2
=36V ,U1=380V求n2 =？
一、远距离输电的困难
1、实际需要：输电距离达几千千米，输电电 压达几百千伏。
2、发电方面：大型发电机发出的电，按等级 一般有10.5kV、13.0KV、15.75KV和 18.0KV几种，不符合远距离送电的要求。
3、用电方面： 家里用的是220V，地铁机车的 电压是50V……
困难：需要将电压变高或变低。如何转 换呢？
变压器线圈两端的电压与匝数关系-实验结果
1、关系： U1 = n1 U2 n2
又因为 理想变压器： P输出=P输入
小结
一、变压器的构造：铁芯、原、副线圈组成。
二、变压器的工作原理：原、副线圈的电磁互感现象。
三、理想变压器，电压比： U1 = n1 U2 n2
P输出=P输入，
电流比：
四、符号图： U1 n1
输电过程示意图
第五章 交变电流
5.4 变压器
变压器
变压器的结构图
二、变压器的结构
变压器由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的原,副线圈 组成。或称初级、次级线圈。原线圈与电源相连，副 线圈跟用电器相连。
变压器的结构示意图
U1n1
n2 U2
原线圈 闭合铁芯 副线圈
变压器在电路中的符号:
U1
U2
原线圈
由
n2 U2 =36V
U1 = n1 U2 n2
11高中物理3-2变压器的原理
A.原线圈匝数n1增加B.副线圈匝数n2增加
C.负载电阻R的阻值增大D.负载电阻R的阻值减小
变式3. (2012·宝鸡模拟)如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2.下列说法中正确的是()．
⑴原、副线圈的匝数各是多少？
⑵当S断开时，A2的示数I2=5A，那么A1的示数是多少？
⑶当S闭合时，A2的示数将如何变化？A1的示数如何变化？
10.如图一理想变压器，原线圈匝数n1=1100匝，接在电压为220V的电源上，当它对11只并联的“36V，60W”的灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压器副线圈的匝数n2=？，通过原线圈的电流I1？
5. (2011·山东高考)为保证用户电压稳定在220 V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图.保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压.某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示.以下正确的是( )
A.
B.
C.为使用户电压稳定在220 V，应将P适当下移
D.为使用户电压稳定在220 V，应将P适当上移
8.如图所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器.若已知变压比为1 000∶1,变流比为100∶1，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 ，则输电线的输送功率为( )
.2.2×103WB.2.2×10-2W
C.2.2×108WD.2.2×104W
9.如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1=3300v，副线圈的输出电压U2=220v，绕过铁心的单匝导线的电压表的示数为U0=2v,则：
三相变压器原理
三相变压器原理三相变压器是一种常见的电力变压器，它能够将电压从一个电路传输到另一个电路，同时保持电力的稳定传输。
三相变压器原理是通过电磁感应的方式实现电压的变换，下面我们来详细介绍一下三相变压器的原理。
首先，三相变压器由铁芯和三个线圈组成。
铁芯是由硅钢片叠压而成，能够有效地减小铁损和涡流损耗，提高变压器的效率。
三个线圈分别为高压侧的主线圈、低压侧的副线圈和中性线圈。
主线圈和副线圈分别连接到三相交流电源和负载，中性线圈连接到中性点。
当三相交流电源加在主线圈上时，会在铁芯中产生交变磁通。
这个交变磁通会穿过副线圈，从而在副线圈中感应出电动势，使得在副线圈两端产生电压。
由于铁芯的存在，磁通能够有效地传导，使得电压从主线圈传输到副线圈。
同时，三相变压器中的中性线圈也起到了重要的作用。
它能够提供一个稳定的中性点，使得负载能够正常工作。
在无中性线的负载中，中性线圈也能够平衡三相电压，避免电压不平衡对负载造成影响。
三相变压器原理的关键在于电磁感应。
当主线圈中的电流改变时，会产生交变磁通，从而在副线圈中感应出电动势。
这种电磁感应的原理使得三相变压器能够实现电压的变换，从而满足不同电路对电压的需求。
除了电磁感应，三相变压器还需要注意一些其他因素。
例如，变压器的损耗问题，主要包括铁损和铜损。
铁损是由于铁芯在交变磁通作用下产生的能量损耗，而铜损是由于线圈中电流通过导线时产生的电阻损耗。
为了减小损耗，需要合理设计变压器的结构和选用合适的材料。
另外，变压器的绝缘和冷却也是非常重要的。
良好的绝缘能够保证变压器在高压下工作时不会发生击穿，而有效的冷却能够保证变压器在长时间工作时不会过热损坏。
总的来说，三相变压器原理是通过电磁感应实现电压的变换，同时需要考虑损耗、绝缘和冷却等因素。
合理设计和使用三相变压器能够有效地实现电力的传输和分配，保障电力系统的稳定运行。
高中物理 选修3-2 变压器 知识点及方法总结 题型分类总结 变压器电路分析
高中物理选修3-2变压器1、理想变压器（1）构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。
②副线圈：与负极连接的线圈，也叫次级线圈。
③闭合铁芯（2）原理：电流磁效应、电磁感应（3）基本公式①功率关系：P入=P出无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系：U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
有多个副线圈时，U1n1=U2n2=U3n3③电流关系：只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时，U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样（4）几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图是自耦变压器的示意图。
这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。
如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
调压变压器：就是一种自耦便要，它的构造如图所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。
AB之间加上输入电压U1。
移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
②互感器{电压互感器：用来把高电压变成低电压电流互感器：用来把大电流变成低电流交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。
用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。
这种变压器叫做互感器。
a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高电压电路中，副线圈接入交流电压表。
根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比（U1U2），可以算出高压电路中的电压。
2021-2022年高中物理 变压器知识精讲 粤教版选修3-2
2021-2022年高中物理变压器知识精讲粤教版选修3-2【本讲教育信息】一. 教学内容：变压器1. 了解变压器的工作原理，掌握理想变压器的电压比公式和电流比公式。
2. 理解远距离输送交流电要用高电压. 能对简单的输电电路进行有关计算。
二. 知识归纳、总结：1. 变压器：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成。
2. 理想变压器：变压器铁芯内无漏磁，原、副线圈不计内阻，即没有能量损失的变压器。
3. 变压器构造闭合铁心，原线圈（初级线圈，一次线圈）n1匝，副线圈（次级线圈，二次线圈）n2匝U1：输入电压U2：输出电压4. 工作原理电磁感应原理电能→磁场能→电能5. 理想变压器的变压规律（1）电压比：升压变压器n2＞n1；降压变压器n2＜n1；（2）能量关系：对理想变压器因不计能量损失，总有输入能量等于输出能量。
即：（2）或U1I1＝U2I2（3）电流关系：（4）频率关系：变压器不改变交变电流的频率，故有f1＝f26. 几种常用的变压器（1）自耦变压器（2）互感器。
利用变压器可以把高电压变为低电压、大电流变为小电流进行测量，既能保证测量人员的安全，同时解决了电表量程较小的矛盾。
7. 输电线路的构成：主要有发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器8. 远距离输电如何减小电能损失：（1）减少导线上的电阻（2）减少输电线上的电流【典型例题】例1. 如图所示，理想变压器原副线圈分别接有相同的白炽灯，原副线圈匝数比为n1:n2＝2:1，电源电压为U，求B灯两端电压U B＝？U1～ABU U2解：由原线圈的电路可知U＝U1＋U A根据变压器原副线圈电压比U1＝2 U2＝2 U BA、B两灯相同，则U A＝I1RU B＝I2R原副线圈电流比I1/ I2＝1/2由以上各式得U B＝例2. 如图所示，交流发电机电动势的有效值ε＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω的指示灯连接变压器。
变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V，0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计。
3-2变压器
理想变压器的制约关系及动态问 题分析：
1、三个制约关系：
当n1、 n2 不变时：
①U2由U1决定. ②I1由I2决定. ③P1由P2决定.
问题：若副线圈空载呢？ I1=I2=0，P1=P2=0 ，U2≠0
I1
I2
R
例5：如图所示为一理想变压器,S为双掷开关,P为滑动变 阻器的滑动触头 ,U1 为加在原线圈两端的交变电压 ,I1 为原 线圈中的电流,则（ ） A.保持U1及P的位置不变， S由a接到b时，I1增大 B.保持U1及P的位置不变,S由b接到a时,R消耗的功率减小 C.保持U1不变,S接在a处,使P上滑时,I1增大 D.保持P的位置不变,S接在a处,当U1增大时,I1增大
作业：如图所示电路中的变压器为理想变压器，S 为单刀双掷开关， P 是滑动变阻器 R的滑动触头， 原线圈两端接电压恒定的交变电流，则能使原线 圈的输入功率变大的是（ ）
A.保持P的位置不变，S由b切换到a B.保持P的位置不变，S由a切换到b C.S掷于b位置不动，P向上滑动 D.S掷于b位置不动，P向下滑动
作业： 50 匝矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B= T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.5m2，线框电阻 不计。线框绕垂直于磁场的轴 OO′ 以角速度 ω=200rad/s 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一 只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通 过的最大电流为10A，下列说法正确的是（ ） A．图示位置穿过线框的磁通量 为零 B．线框中产生交变电压的有效 值为 V C．变压器原、副线圈匝数之比 为25︰11 D．允许变压器输出的最大功率 为5000W
理论推导
请根据互感原理推导变压器原、副线 圈的电压与匝数的关系。
高中物理 选修3-2 变压器 知识点及方法总结 题型分类总结 变压器电路分析
高中物理选修3-2变压器1、理想变压器（1）构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。
②副线圈：与负极连接的线圈，也叫次级线圈。
③闭合铁芯（2）原理：电流磁效应、电磁感应（3）基本公式①功率关系：P入=P出无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率纸盒②电压关系：U1U2=n1n2即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。
有多个副线圈时，U1n1=U2n2=U3n3③电流关系：只有一个副线圈时I1I2=n2n1由P入=P出及P=UI推出有多个副线圈时，U1I1=U2I2+U3I3+⋯+U n I n当原线圈中U1、I1代入有效值时，副线圈对应的U2、I2也是有效值，当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时，副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等⑤原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样（4）几种常用的变压器①自耦变压器-调压变压器如图是自耦变压器的示意图。
这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。
如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。
调压变压器：就是一种自耦便要，它的构造如图所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。
AB之间加上输入电压U1。
移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2。
②互感器{电压互感器：用来把高电压变成低电压电流互感器：用来把大电流变成低电流交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流。
用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。
这种变压器叫做互感器。
a、电压互感器电压互感器用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高电压电路中，副线圈接入交流电压表。
根据电压表测得的电压U2和铭牌上注明的变压比（U1U2），可以算出高压电路中的电压。
鲁科版高中物理选修(3-2)-4.2知识讲解：变压器
知识讲解课文全解一、变压器1．定义：用来改变交流电压的设备，称为变压器．说明：变压器不仅能改变交变电流的电压，也能改变交变电流的电流，但是不能改变恒定电流．2．结构：变压器由一个闭合铁芯（是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成的）和两个线圈（用绝缘导线绕制）组成的．原线圈：和交流电源相连接的线圈（匝数为n1）．副线圈：和负载相连接的线圈（匝数为n2）．许多情况副线圈不只一个．二、理想变压器1．理想变压器是一种理想模型．理想变压器是实际变压器的近似．理想变压器有三个特点：（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样．每匝线圈中所产生感应电动势相等．（2）线圈绕组的电阻不计，无能损现象．（3）铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象．说明：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，本章研究的变压器可当作理想变压器处理．2．理想变压器的变压原理变压器工作的原理是互感现象，互感现象即是变压器变压的成因．当变压器原线圈上加上交变电压，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势．如果副线圈电路是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量．这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象．在变压器工作时，由于原、副线圈使用同一个铁芯，因而穿过原、副线圈（每匝）的磁通量Φ及磁通量的变化率均相同，在原、副线圈产生的感应电动势与它们的匝数成正比．3．能量转换：变压器是把电能转化为磁场能又把磁场能转化为电能的装置．4．理想变压器的电压与匝数的关系（1）输出功率等于输入功率P 出＝P 入，U 1I 1＝U 2I 2．（2）原副线圈两端的电压跟匝数成正比，2121n n U U =．（3）原副线圈中的电流跟匝数成反比（仅限一个副线圈），1221n n I I =．（4）原副线圈的交变电流的周期T 和频率f 相同．5．理想变压器的三个决定关系 （1）理想变压器输出功率决定输入功率．当副线圈空载时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零，并且输入功率随着负载的变化而变化．若同时有多组副线圈工作，则U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋UnIn 成立．（2）理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比所决定．无论副线圈是否有负载，是单组还是多组，每组副线圈两端电压与原线圈两端电压都满足332211n U n U n U ==＝…．（3）理想变压器副线圈中的电流决定原线圈中的电流．原线圈中的电流随副线圈中电流的增大而增大，当有几组副线圈时，原、副线圈中的电流关系为n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…，其中n 2、n 3…为工作的副线圈的匝数．说明：（1）理想变压器工作时，若增加负载，相当于负载电阻减小，从而副线圈中的电流增大，此时原线圈中电流也增大；若减少负载，相当于负载电阻增大，从而副线圈中的电流减小，此时原线圈中的电流减小；若副线圈空载时，副线圈中的电流为零，那么原线圈中的电流也为零．（2）原副线圈如果分别采用双线绕制，使原副线圈都是由两个线圈组合而成，当电流通过时，要根据在线圈中形成的磁通量方向确定其等效匝数．（3）接在原、副线圈回路中的电表均视为理想电表，其内阻的影响忽略不计．三、几种常用的变压器。
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作业
课本P75家庭作业 1、 2、题 3
课本71页案例 一个理想变压器，原线圈匝数为n1=1100匝， 接在电压为220V的交流电源上。它对11盏并联的”36V、60W” 的灯泡供电并使它们正常发光，则（1）变压器的副线圈匝数 和原线圈中的电流是多少？（2）若关闭5盏灯，原线圈中的电 流是多少？ U n U 解： (1)由 1 1 得： n2 2 n1 =180匝 U 2 n2 U1
n2 I1 I 2 (n2 n1 ) n1 使用时把原线圈与电路串 联，原线圈匝数少于副线圈 匝数
例、利用如图的电流互感器可以测量被测电路中的大电 流00，交流 电流表A的示数是50 mA，则( C )
A.被测电路的电流有效值为0.5 A B.被测电路的电流平均值为0.5 A C.被测电路的电流最大值为5 2A D.原副线圈中的电流同时达到最大值
n2
n1 n
3
2.24A
四、几种常用变压器 1.电力变压器 2.自耦变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 降压变压器 P U1 A B U2 升压变压器 U1 n1 U1 n1 n2 U2
n2 U2
如何测量高压线上的交流电压即线路中的电流？ 2、互感器
电流互感器 钳式电流仪 V
电压互感器
A
n1 U1 U 2 (n2 n1 ) n2 使用时把原线圈与电 路并联，原线圈匝数多 于副线圈匝数
三、理想变压器规律的理论推导 1、变压规律： 器原、副线圈的电压 与匝数的关系的推导 ～ 根据法拉第电磁感应定律得： 原、副线圈中产生的感应电动势分别是： I1 E1 n1 E1 n1 E2 n2 E2 n2 t t U1 若不考虑原副线圈的内阻：U1=E1 U2=E2
～
I2
U2
n1 n2
U1 n1 U 2 n2
1）n2 >n1 2）n2 <n1
原副线圈的电压比 等于它们的匝数比 U2>U1——升压变压器 U2 <U1——降压变压器
2、功率关系：
理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率． I1
I2
P入= P出
即:
U1I1=U2I2
U1 n1 n2 U2
案例2、一台理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝，两个副线 圈的匝数分别是n2＝60匝，n3＝600匝。若通过两个副线圈 中的电流分别为I2＝1A，I3＝4A，求原线圈中的电流。
n1I1=n2I2+n3I3+……
n2I 2 n 3I 3 60 1+600 4 I1 A 2.24A n1 1100
录音机
6V 9V 12V
彩色电视机显像管
3~4万伏
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而 日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？
变压器就是改变交流电压的设备
各式各样的变压器
变电站的大型变压器
城乡变压器
各式变压器 可拆式变压器
变压器的构造
一、变压器的构造 1.构造： （1）闭合铁芯
铁 芯
（2）原线圈(初级线圈) （3）副线圈(次级线圈)
2.示意图、电路图中符号 原线圈
n1
n2
副线圈
铁芯与线圈互相绝缘
小灯泡可能 发光吗？说出 你的道理。
二、变压器的工作原理——互感现象
1、工作原理： 互感现象
由于线圈A中电流的变化， 它产生的磁通量发生变化，磁 通量的变化在线圈B中激发了感 应电动势叫做互感。
～
～
变压器不能改变直流电压 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能
→
磁场能
→
电能传输
(U1、I1)
(变化的磁场)
( U2、I2)
变压器的工作原理——互感现象
2、理想变压器模型 ——没有能量损失和漏磁现象的变压器 无铜损 理想变压 器的特点： 无铁损 理想变压器也是一个理想化模型。
无磁损 因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以原副线圈中的 磁通量，磁通量的变化量 、磁通量的变化率都相同。 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97%～99%，所以 理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。
U 2 n2 ＝ (3) 由（ 1）（2）式得： U3 n3 根据P入＝P出得 I1U1＝I2 U2＋I3U3
2
2
n1
（4）
n
3
n3 n2 I U I U I U1 + 将（ 1）（3）式代入（4）式得 1 1 2 1 3 n1 n1
I1n1 I 2n2 I3n3 +
P 660 55 A A P 11P 0 660W U2 36 3 I1 n2 n2 P 660 由 得：I1 I 2 =3 A 或I1 = A=3 A I 2 n1 n1 U1 220 I2
P ' 360 I2 ' A 10 A (2) P ' 6P 0 360W U2 36 I1 n2 n2 18 P ' 360 18 由 得：I1 ' I 2'= A 或I1 ' = A= A 1.64 A I 2 n1 n1 11 U1 220 11
当副线圈为断路时， 输出功率为零，输入功率也一定为零．
3、变流规律
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I1 U 2 n 2 I 2 U1 n1
此公式只适用于一 个副线圈的变压器
频率关系:变压器不能改变交变电流的频率．
4、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，原线圈匝数为n1， 两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3， 相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得： U1 n1 U1 n1 2 n2 1 U n 3 3 U n
3.2
变压器的变压原理
1.了解变压器的构造及工作原理.掌握理想变 压器的电压、电流与匝数间关系.（重点）
2.掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题
生活中需要各种电压
用电器
随身听 扫描仪
额定工作电压
3V 12V
用电器
机床上的照明灯 防身器
额定工作电压
36V 3000V 1~2万伏
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管