高中物理鲁科版选修3-2课件：第四章 第2节 变压器
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为 电流表示数为 为 。 A。此时输入功率为
V，
W，变压器效率
[解析]
(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流
恒定，所以穿过原、副线 圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压 表示数为零，电流表示数也为零。 U2 n2 (2)由U ＝n 得 1 1 n2 440 U2＝U1n ＝220×2 200 V＝44 V(电压表读数) 1 U2 44 I2＝ R ＝100 A＝0.44 A(电流表读数) P入＝P出＝I2U2＝0.44×44 W＝19.36 W 效率η＝100%。 [答案] (1)0 0 (2)44 0.44 19.36 100%
一、变压器的结构 1．变压器的定义 在交流电的传输过程中，能 升高 电压或 降低 电压的设备。
2．变压器的结构 (1)如图421甲所示，变压器由闭合的 铁芯 和绕在铁芯上 的两个或两个以上的 线圈 组成，其中闭合铁芯由表面涂有绝缘 漆的 硅钢片 叠合而成，线圈一般用高强度的漆包线绕制。在电 路中，变压器的符号如图乙所示。
第 2节
变压器
1．变压器的工作原理是互感现象，理想变压器通 过原、副线圈的磁通量、磁通量的变化率相 同，每匝线圈产生的感应电动势相等。 2．理想变压器原、副线圈功率相等，电压比是 U1 n1 I1 n2 ＝ ；电流比是 U2 n2 I2＝n1(仅用于一原一副)。 3．变压器高压线圈匝数多、电流小，可用细 导线；低压线圈匝数少、电流大，一般用粗 导线。 4．自耦变压器的工作原理和一般的双绕组变压器 一样，原、副线圈两边的电压比等于匝数比。
(2)变压器能否改变交流电的频率？
提示：对变压器，当加在原线圈上的交变电压发生一个周期性变 化时，原线圈中的交变电流就发生一个周期性变化，铁芯中产生 的磁通量也发生一个周期性变化，副线圈中产生的交变电动势 (电压)也发生一个周期性变化，因此，变压器只能改变交流电的 电压及电流，不能改变交变电流的频率。
变压器的工作原理及规律
1．工作原理
2．理想变压器的三种基本关系
规律表示 电压 U1 U2 U3 ＝ ＝ ＝„ 关系 n1 n2 n3 功率 关系 P入＝P出
I1 n2 I2＝n1
依据
ΔΦ E＝n Δt
备注 适用于一个原线圈、 一个或多个副线圈 的情况 适用于理想变压器 适用于一个原线圈、 一个副线圈 适用于一个原线圈、 多个副线圈
2．合作探究——议一议 (1)变压器的铁芯为什么是闭合的，而且由涂有绝缘漆的硅钢片叠 合而成？ 提示：①在变压器中采用闭合铁芯的目的是为了防止漏磁。②
Hale Waihona Puke 变压器的线圈中通过交变电流时，铁芯中将产生很大的涡电 流，不仅损耗了大量的能量，甚至还可能烧毁这些设备。为了 减小涡电流及其损失，通常采用叠合起来的硅钢片代替整块铁 芯，并使硅钢片平面与磁感应线平行。一方面由于硅钢片本身 的电阻率较大，另一方面各片之间涂有绝缘漆或附有天然的绝 缘氧化层，把涡流限制在各薄片内，使涡流大为减小，从而减 少了电能的损耗。
图421
(2)原线圈：与电源相连的线圈，也叫初级线圈 ，其两端电 压叫 输入电压 ，用符号 U1 表示。 副线圈：与 负载 相连的线圈，也叫次级线圈，其两端电压 叫 输出电压 ，用符号 U2 表示。
3．变压器的分类 按输出电压的升降，变压器分为 升压 变压器和 降压 变压 器两种。
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，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，这个交变磁通量也穿过原 线圈，在原线圈中产生 相互感应 的现象。
能量守恒 U1I1＝U2I2
电流 关系 n I ＝n I ＋n I U I ＝U I ＋ 1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 ＋„ U3I3＋„
[典例]
一台理想变压器，其原线圈为
2 200匝，副线圈为440匝，并接一个100 Ω的 负载电阻，如图422所示。
图422
V，
(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为 电流表示数为 A。
2．工作原理 电磁感应是变压器的工作原理，即 互感现象 是变压器工作的 基础。 3．理想变压器
(1)变压器线圈的 电阻 忽略不计； (2)闭合铁芯的“ 漏磁 ”忽略不计； (3)闭合铁芯中产生的 互感现象 忽略不计。 即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。
三、科学探究——变压器电压与匝数的关系 n1 U1 电压与匝数关系 U2＝ n2 n2 I 1 电流与匝数关系 I2＝ n1 P2 P ＝___ 功率关系
(1)变压器能改变交流电压，不能改变恒定直流电压。 (2)变压器不能改变交流电的周期和频率。 (3)交流电压表、电流表的示数均为有效值。 (4)理想变压器的效率是100%。
1．某理想变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压 的变化规律如图423所示，副线圈接有负载。下列判断中正确 的是 ( )
(3)原、副线圈为什么用粗细不同的导线绕制？
提示：变压器由两个线圈组成：一个为原线圈，另一个为副线 圈。这两个线圈的电压不同。作为高压线圈的匝数多、通过的电 流小，根据焦耳定律和节材原则，应用较细的导线绕制；作为低 压线圈的匝数少、通过的电流大，根据焦耳定律和节能原则，应 当用较粗的导线绕制。因此，我们打开变压器时看到两个线圈粗 细不同，用粗导线绕制的线圈为低压线圈，用细导线绕制的线圈 为高压线圈。
1
四、自耦变压器 1．定义：只有 一个 绕组的变压器。
2．优、缺点 (1)优点：可以连续地调节输出电压。 (2)缺点：低压端和高压端直接有电的联系，使用不够 安全 。
1．自主思考——判一判 (1)变压器工作的原理是自感。 (2)变压器能改变所有电流的电压。 (3)升压变压器的副线圈电压高、电流大。 (4)理想变压器无能量损失，其输入功率与输出功率相等。 U1 n1 n1 I2 (5)理想变压器一定有U ＝n ；n ＝I 。 2 2 2 1 (6)我们可以根据变压器线圈导线的粗细判断其匝数的多少。 (×) (×) (× ) (√) (× ) (√)
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高中物理鲁科版选修3-2课件：第4章 远距离输电 4.3 电能的远距离传输
第3讲 电能的远距离传输
22
U损＝ΔU＝I2R线＝20×0.2 V＝4 V.
所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为
第3讲 电能的远距离传输
9
第3讲 电能的远距离传输
10
图2 (2)减少输电线上电压损失的方法： ①减小输电线的电阻. ②提高输送电压.
第3讲 电能的远距离传输
11
例1 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来 的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电 抗产生的损失)( )
第3讲 电能的远距离传输
7
三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交
流；输电过程中只用两根导线. 整流器 和 逆变器 可以实现交流电和直流电的转源自.第3讲 电能的远距离传输
8
课堂讲义 一、降低输电损耗的两个途径 1.输电导线上的功率损失
理解·深化·探究
(1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线 上的功率损失为ΔP＝I2R线.
故 B、C、D 正确.
答案 BCD
第3讲 电能的远距离传输
15
二、远距离输电及基本关系
1.输电线路的构成
由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成.
2.远距离输电的基本关系(如图3所示)
图3
第3讲 电能的远距离传输
16
(1)功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒 (2)电压、电流关系
1 A.功率损失是原来的 n 1 C.电压损失是原来的 n
1 B.功率损失是原来的 2 n D.电压损失是原来的 n 倍
第3讲 电能的远距离传输
12
解析
设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线路总电阻为 R 线，
22
U损＝ΔU＝I2R线＝20×0.2 V＝4 V.
所以降压变压器原线圈的输入电压和电流为
第3讲 电能的远距离传输
9
第3讲 电能的远距离传输
10
图2 (2)减少输电线上电压损失的方法： ①减小输电线的电阻. ②提高输送电压.
第3讲 电能的远距离传输
11
例1 远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压升高为原来 的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是(不考虑电 抗产生的损失)( )
第3讲 电能的远距离传输
7
三、高压直流输电 直流输电系统只在输电这个环节是直流，发电和用电环节仍是交
流；输电过程中只用两根导线. 整流器 和 逆变器 可以实现交流电和直流电的转源自.第3讲 电能的远距离传输
8
课堂讲义 一、降低输电损耗的两个途径 1.输电导线上的功率损失
理解·深化·探究
(1)损失功率计算：设输电电流为I，输电线电阻为R线，则输电线 上的功率损失为ΔP＝I2R线.
故 B、C、D 正确.
答案 BCD
第3讲 电能的远距离传输
15
二、远距离输电及基本关系
1.输电线路的构成
由发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器构成.
2.远距离输电的基本关系(如图3所示)
图3
第3讲 电能的远距离传输
16
(1)功率关系 P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3→能量守恒 (2)电压、电流关系
1 A.功率损失是原来的 n 1 C.电压损失是原来的 n
1 B.功率损失是原来的 2 n D.电压损失是原来的 n 倍
第3讲 电能的远距离传输
12
解析
设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线路总电阻为 R 线，
高中物理选修3-2《变压器》PPT课件
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。
5、理想变压器的电流规律
理想变压器输出功率等于输入功率 即:
I1
I2
P出= P入
U1I1=U2I2
U1 n1
n2 U2
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝 数成反比 I1 n2 I2 n1 此公式只适用于一个副线圈的变压器
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的 电流小，可用耐流值较小的较细导线绕制； 低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用 耐流值较大的较粗导线绕制。这也是判定 高压线圈和低压线圈的一种方法。
6、几种常用变压器 （1）自耦变压器
n1
n2
铁芯与线圈互相绝缘
3、变压器的原理
原线圈通过交变电流时，在铁芯中会产生交变磁场， 这个交变磁场穿过了原、副线圈，原、副线圈由于 磁通量变化产生了感应电动势 原、副线圈中产生的感应电动势分 别是：
U2 ∽
∽ U1
n1
n2
E1 n1 t
E2 n2 t
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1； U2=E2，则：
（1）闭合铁芯（绝缘的硅钢片叠 合而成） （2）原线圈（又叫初级线圈）： 跟电源相连，用绝缘线绕成的,其 匝数用n1表示 （3）副线圈（又叫次级线圈）： 跟负载相连，用绝缘线绕成的,其 匝数用n2表示
原 线 圈
n1
n2
U2 ∽
副 线 圈
（4）输入电压U1，输出电压U2.
2、电路图中符号
n1
n2
或 者
C．高压线圈匝数多、电流大、用耐流值小的细导线绕制
5、理想变压器的电流规律
理想变压器输出功率等于输入功率 即:
I1
I2
P出= P入
U1I1=U2I2
U1 n1
n2 U2
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝 数成反比 I1 n2 I2 n1 此公式只适用于一个副线圈的变压器
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的 电流小，可用耐流值较小的较细导线绕制； 低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用 耐流值较大的较粗导线绕制。这也是判定 高压线圈和低压线圈的一种方法。
6、几种常用变压器 （1）自耦变压器
n1
n2
铁芯与线圈互相绝缘
3、变压器的原理
原线圈通过交变电流时，在铁芯中会产生交变磁场， 这个交变磁场穿过了原、副线圈，原、副线圈由于 磁通量变化产生了感应电动势 原、副线圈中产生的感应电动势分 别是：
U2 ∽
∽ U1
n1
n2
E1 n1 t
E2 n2 t
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1； U2=E2，则：
（1）闭合铁芯（绝缘的硅钢片叠 合而成） （2）原线圈（又叫初级线圈）： 跟电源相连，用绝缘线绕成的,其 匝数用n1表示 （3）副线圈（又叫次级线圈）： 跟负载相连，用绝缘线绕成的,其 匝数用n2表示
原 线 圈
n1
n2
U2 ∽
副 线 圈
（4）输入电压U1，输出电压U2.
2、电路图中符号
n1
n2
或 者
C．高压线圈匝数多、电流大、用耐流值小的细导线绕制
(鲁科版)高中物理选修3-2课件：第4章 远距离输电本章高效整合4
3
答案： V
(1)U4＝219.6 V
P4＝4.392×104 W
(2)U′＝180
P′＝3.6×104 W
物理 L 选修3-2
第3章 交变电流
知识网络 专题归纳 单元评估
单元评估
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第3章 交变电流
知识网络 专题归纳 单元评估
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第3章 交变电流
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2． 变压器电路的动态分析， 理解好各量的制约关系是关键， 制约关系如： n1 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比 一定时，输 n2 n2 出电压 U2 由输入电压 U1 决定，即 U2＝ U1，可简述为“原制 n1 约副”．
kW，输电线总电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为
1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝 数比为10∶1的降压变压器降压后给用户供电．
(1)求用户得到的电压和功率；
(2) 若不用升压和降压而直接向用户供电，求用户得到的 电压和功率．
【思路导图】 远距离输 升压变压 输电线路 降压变压 用户的电 → → → → 电示意图 器的分析 的计算 器的分析 压和功率
负
1＋…；b.变压器副线圈中的电流
I2 由用户负载及电压
P2 U2 确定，I2＝ . U2
物理 L 选修3-2
第3章 交变电流
知识网络 专题归纳 单元评估
如图所示为一理想自耦变压 器， 当它们的滑键 P 向 b 方向移动时， R和 R′保持不变，电压表读数将__________， 电流表的读数将__________；若 P 的位置 不动，变阻器滑片 Q 向上滑动时，电压表 的 读 数 将 __________ ， 电 流 表 的 读 数 将 __________.(填“增大”“减小”或“不变”， R 表示滑动变阻 器的总电阻)
答案： V
(1)U4＝219.6 V
P4＝4.392×104 W
(2)U′＝180
P′＝3.6×104 W
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第3章 交变电流
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第3章 交变电流
知识网络 专题归纳 单元评估
2． 变压器电路的动态分析， 理解好各量的制约关系是关键， 制约关系如： n1 (1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比 一定时，输 n2 n2 出电压 U2 由输入电压 U1 决定，即 U2＝ U1，可简述为“原制 n1 约副”．
kW，输电线总电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为
1∶10的升压变压器升压，经输电线后，再用初、次级线圈匝 数比为10∶1的降压变压器降压后给用户供电．
(1)求用户得到的电压和功率；
(2) 若不用升压和降压而直接向用户供电，求用户得到的 电压和功率．
【思路导图】 远距离输 升压变压 输电线路 降压变压 用户的电 → → → → 电示意图 器的分析 的计算 器的分析 压和功率
负
1＋…；b.变压器副线圈中的电流
I2 由用户负载及电压
P2 U2 确定，I2＝ . U2
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第3章 交变电流
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如图所示为一理想自耦变压 器， 当它们的滑键 P 向 b 方向移动时， R和 R′保持不变，电压表读数将__________， 电流表的读数将__________；若 P 的位置 不动，变阻器滑片 Q 向上滑动时，电压表 的 读 数 将 __________ ， 电 流 表 的 读 数 将 __________.(填“增大”“减小”或“不变”， R 表示滑动变阻 器的总电阻)
高中物理 第4章 远距离输电本章高效整合课件 鲁科版选
远距离输电问题
• 远距离输电中的基本关系式 • 1．功率关系 • P1＝P2，P3＝P4，P2＝ΔP＋P3. • →能量守恒
2．电压、电流关系 UU12＝nn12＝II21，UU34＝nn34＝II34. →理想变压器
U2＝U线＋U3，I2＝I3＝I线.
34..输输电电电导流线：上I损线＝耗UP的22＝电UP功33＝率U：2－r U3. 电路知识
匝数比为10∶1的降压变压器降压后给用户供电．
• (1)求用户得到的电压和功率；
• (2)若不用升压和降压而直接向用户供电，求用户得到的电压 和功率．
【思路导图】 远距离输 升压变压 输电线路 降压变压 用户的电 电示意图 → 器的分析 → 的计算 → 器的分析 → 压和功率
• 解析： 输电示意图如图所示．
(2)若不采用高压输电，则输电电流 I＝UP＝442×20103 A＝200 A 线路上损失电压 ΔU＝Ir＝200×0.2 V＝40 V 所以用户得到的电压 U′＝U－ΔU＝220－40 V＝180 V 用户得到的功率为 P′＝IU′＝200×180 W＝3.6×104 W. • 答案： (1)U4＝219.6 V P4＝4.392×104 W (2)U′＝180 V P′＝3.6×104 W
知识网络
专题归纳
变压器及其相关电路的动态分析
• 1．原、副线圈的功率关系、电压关系、电流关系、频率关 系等，并常与交流电的图象、交流电的“四值”等进行综合 考查．
2．变压器电路的动态分析，理解好各量的制约关系是关键， 制约关系如：
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比nn12一定时，输 出电压 U2 由输入电压 U1 决定，即 U2＝nn21U1，可简述为“原制 约副”．
高中物理 4.2 变压器 鲁科版选修3-2
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．(2010年高考重庆理综卷)一输入电压为220 V， 输出电压为36 V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，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈．如图4 －2－3所示，然后将原来线圈接到220 V交流电源 上，测得新绕线圈的端电压为1 V，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 ()
有同一相的_2_个__线圈，一个是高压线圈，另一个 是__低__压__线__圈__．_
核心要点突破
一、理想变压器的特点及工作原理 1．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 量都一样； (2)原、副线圈没有电阻，即忽略原、副线圈中的 焦耳热损耗(铜损)； (3)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 流趋于0.
图4－2－3
A．1100,360 B．1100,180 C．2200,180 D．2200,360
解析：选 B.对新绕线的理想变压器，根据变 压比公式得 n1＝nU3U3 1＝5×1220＝1100，同理，变压器烧坏 前，n2＝nU1U1 2＝110202×0 36＝180，B 正确．
三、变压器工作的制约关系
二、理想变压器的基本规律 1．基本规律
2.应用规律时的几点注意
(1)理想变压器变压比公式UU12＝nn12，对有一个或 n 个副线圈的变压器均适用．而变流比公式II12＝nn21， 只适用于有一个副线圈的变压器，若为两个以上
副线圈的变压器，电流与匝数的关系要从 P 入＝P 出导出．
(2)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． (3)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． (4)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，低压绕圈匝数少而通过的电流大，应 用较粗的导线绕制．
高中物理 第4章 远距离输电章末整合课件 鲁科版选修32
1．首先画出输电示意图，包括发电机、升压变压器、输 电线、降压变压器、负载等，在图中标出相应物理量符号， 利用输电电流 I＝P/U，输电线上损失电压 ΔU＝IR 线，输 电线损失功率 ΔP＝I2R 线＝(UP)2R 线及其相关知识解答．
2．分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量 之间的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降 压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分 析电压关系和功率关系．
(1) P 出＝U4I4＝nP 灯＝5 280 W， U3＝nn34U4＝880 V， U3I3＝U4I4＝P 出，三式联立可得：I3＝5828800 A＝6 A.
I3＝I2，所以 P1＝U1I1＝U2I2＝I22R 线＋U3I3＝5 424 W， (2)U2＝ΔU＋U3＝I2R 线＋U3＝904 V，U1＝41U2＝226 V
(4)灯数减少一半
灯的功率减少一半
I2减少一半
输电线上的功 率损失减为原 来的四分之一
所以发电机输出的功率减少不是一半
第十页，共11页。
再见(zà
第十一页，共11页。
f＝1/T＝50 Hz
电阻减小
由UU12＝nn12可得副线圈中电压的最大值
31
V，故有效值为
31 2
V；
由I1：I2＝n2:n1
知电流比不变
电流增大
输出功率增大
输入功率也增大
第四页，共11页。
专题(zhuāntí)分 类突破
针对训练 图甲中理想变压器原、副线圈的匝
数之比 n1∶n2＝5∶1，电阻 R＝20 Ω，L1、L2 为规格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开 关．原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时 间 t 的变化关系如图乙所示．现将 S1 接 1、S2 闭合，此时 L2 正常发光．下列说法正确的是 () A．输入电压 u 的表达式 u＝20 2sin(50 π)V B．只断开 S1 后，L1、L2 均正常发光 C．只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大 D．若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W
2．分别在“三个回路”以及“两个变压器”上找各物理量 之间的关系，特别注意以升压变压器的副线圈、输电线、降 压变压器的原线圈组成的回路，在此回路中利用电路知识分 析电压关系和功率关系．
(1) P 出＝U4I4＝nP 灯＝5 280 W， U3＝nn34U4＝880 V， U3I3＝U4I4＝P 出，三式联立可得：I3＝5828800 A＝6 A.
I3＝I2，所以 P1＝U1I1＝U2I2＝I22R 线＋U3I3＝5 424 W， (2)U2＝ΔU＋U3＝I2R 线＋U3＝904 V，U1＝41U2＝226 V
(4)灯数减少一半
灯的功率减少一半
I2减少一半
输电线上的功 率损失减为原 来的四分之一
所以发电机输出的功率减少不是一半
第十页，共11页。
再见(zà
第十一页，共11页。
f＝1/T＝50 Hz
电阻减小
由UU12＝nn12可得副线圈中电压的最大值
31
V，故有效值为
31 2
V；
由I1：I2＝n2:n1
知电流比不变
电流增大
输出功率增大
输入功率也增大
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专题(zhuāntí)分 类突破
针对训练 图甲中理想变压器原、副线圈的匝
数之比 n1∶n2＝5∶1，电阻 R＝20 Ω，L1、L2 为规格相同的两只小灯泡，S1 为单刀双掷开 关．原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时 间 t 的变化关系如图乙所示．现将 S1 接 1、S2 闭合，此时 L2 正常发光．下列说法正确的是 () A．输入电压 u 的表达式 u＝20 2sin(50 π)V B．只断开 S1 后，L1、L2 均正常发光 C．只断开 S2 后，原线圈的输入功率增大 D．若 S1 换接到 2 后，R 消耗的电功率为 0.8 W
鲁科版高中物理选修(3-2)第4章《远距离输电》ppt课件
(2)负载制约 ①变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载电阻 R2 确 U2 定，I2＝ ； R2 ②变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，P2 ＝P 负 1＋P 负 2＋…，原线圈中的功率 P1 由 P2 决定． (3)电压制约：U2 由 U1 和匝数比决定．
例3 如图4－3所示，一理想变压器原线圈接入一
【精讲精析】
Δ Φ2 n2 Δt n2ΔΦ2 1 2 U2 E2 线圈 2 为原线圈， ＝ ＝ ＝ ＝ × ＝ U1 E1 ΔΦ1 n1ΔΦ1 2 1 n1 Δt 1，所以 B 正确．
【答案】
B
2．电压和功率思路 U1 (1)电压思路： 变压器原、 副线圈的电压之比为 ＝ U2 n1 U1 U2 U3 ；当变压器有多个副线圈时， ＝ ＝ ＝… n2 n 1 n2 n3 (2)功率思路：理想变压器的输入、输出功率关系 为 P 入＝P 出，即 P1＝P2；当变压器有多个副线圈 时，P1＝P2＋P3＋… P (3)电流思路：由 I＝U知，当变压器有多个副线圈 时，n1I1＝n2I2＋n3I3＋…，对只有一个副线圈的变 I1 n2 压器才有 ＝ . I2 n1
例1
图 4－ 1
A．当线圈1输入电压为220 V，线圈2输出电压 为110 V B．当线圈1输入电压为220 V，线圈2输出电压 为55 V C．当线圈2输入电压为110 V，线圈1输出电压 为220 V D．当线圈2输入电压为110 V，线圈1输出电压 为55 V
在不接负载、不考虑原、副线圈内 U1 电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比 等于 U2 E1 原、副线圈中产生的感应电动势之比 .当给线圈 1 E2 ΔΦ1 n1 Δt U1 E1 输入电压 U1 时， 线圈 1 为原线圈， ＝ ＝ ＝ U2 E2 ΔΦ2 n2 Δt n1ΔΦ1 2 2 4 ＝ × ＝ ；当从线圈 2 输入电压 U2 时， n2ΔΦ2 1 1 1
高中物理选修3-2-变压器
变压器知识元变压器的构造和原理知识讲解变压器的原理1．变压器的结构和特点（1）结构：主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成。
铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
.铁芯的作用：使绝大部分磁感线集中在铁芯内部，提高变压器的效率。
原线圈：也叫初级线圈，其匝数用n1表示副线圈：也叫次级线圈，其匝数用n2表示输入电压：U1输出电压：U2（2）特点：原线圈与交流电源相连，副线圈与负载相连。
2．变压器的工作原理及变压规律（1）互感现象交变电流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，当副线圈两端连接负载并闭合时，副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生互相感应的现象。
（2）工作原理电磁感应是变压器的工作原理，即互感现象是变压器工作的基础。
（3）能量转换由于这种互感现象，原、副线圈虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。
其能量转换方式为：原线圈电能磁场能副线圈电能。
变压器的种类几种常见的变压器（1）自耦变压器：又称为调压变压器，自耦变压器，它只有一个线圈，把全部线圈作为原线圈或副线圈，线圈的一部分作为副线圈或原线圈。
由此自耦变压器可以降压，也可以升压，变压器的基本规律对自耦变压器均适用。
（2）电压互感器：用来把高电压变成低电压或者用来测量交流高电压，使用时，把原线圈与被测电路并联。
如图甲所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表。
互感器将高电压变为低电压，通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压。
（3）电流互感器：用来把大电流变成小电流或者测量交流大电流，使用时，把原线圈与被测电路串联。
如图乙所示，原线圈串联在待测高电流电路中，副线圈接电流表。
互感器将大电流变为小电流，通过电流表测出小电流，结合匝数比可计算出高电流电路中的电流。
理想变压器的规律1．理想变压器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。
2020_2021学年高中物理第四章远距离输电第2节变压器课件1鲁科版选修3_2
P入= P出 即: U1I1=U2I2 理想变压器原副线圈的电流跟它 们的匝数成反比
I1 U2 n2 I2 U1 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
课堂练习
2、一理想变压器，原线圈匝数 n1=1100，接在电压220V的交流电源 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
思考：原、副线圈的电压与什么因素有 关系？请你根据所学过的知识进行猜想。
实验：探究变压器线圈两端电压与匝数 的关系
点击下图观看实验
实验结论
误差允许范围内
U 1 n1 ～
～
U 2 n2
理想变压器模型
——没有能量损失的变压器
理想变压 器的特点：
无铜损 无铁损 理想变压器也是一个
理想化模型。
无磁损
变压器
在输电过程中，电压必须进行调整。
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
观察变压器结构Biblioteka 一、变压器的构造铁芯
1.构造：
（1）闭合铁芯
（2）原线圈(初级线圈)
原线圈
副线圈
2.示意图
（3）副线圈(次级线圈)
3.电路图中符号
n1
n2
铁芯与线圈互相绝缘
思考与讨论
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯 上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小 灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。
问题：变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈 接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
二、变压器的工作原理 ——互感现象
～
～
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
I1 U2 n2 I2 U1 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
课堂练习
2、一理想变压器，原线圈匝数 n1=1100，接在电压220V的交流电源 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
思考：原、副线圈的电压与什么因素有 关系？请你根据所学过的知识进行猜想。
实验：探究变压器线圈两端电压与匝数 的关系
点击下图观看实验
实验结论
误差允许范围内
U 1 n1 ～
～
U 2 n2
理想变压器模型
——没有能量损失的变压器
理想变压 器的特点：
无铜损 无铁损 理想变压器也是一个
理想化模型。
无磁损
变压器
在输电过程中，电压必须进行调整。
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
观察变压器结构Biblioteka 一、变压器的构造铁芯
1.构造：
（1）闭合铁芯
（2）原线圈(初级线圈)
原线圈
副线圈
2.示意图
（3）副线圈(次级线圈)
3.电路图中符号
n1
n2
铁芯与线圈互相绝缘
思考与讨论
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯 上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小 灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。
问题：变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈 接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
二、变压器的工作原理 ——互感现象
～
～
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器 变压器的雏形—感应线圈素材 鲁科版选修32
变压器的雏形—感应线圈1831年8月29日，法拉第采用图1所示的实验装置进行磁生电的实验。
图1中，圆环用7/8英寸的铁棍制成，圆环外径6英寸；A是三段各24英尺长铜线绕成的线圈(三段间可根据需要串联)；B是50英尺铜线绕成的2个线圈(2个线圈可以串联)；1为电池；2为开关；3为检流器。
实验时，当合上开关2后，法拉第发现检流器3摆动，即线圈B和检流器3中有电流流过。
也就是说，法拉第通过这个实验发现了电磁感应现象。
法拉第进行这个实验的装置(法拉第感应线圈，图2)实际上是世界上第一只变压器雏形，以后法拉第又作了数次实验，同年10月28日还制成了第一台圆盘式直流发电机。
同年11月24日，法拉第向英国皇家学会报告了他的实验及其发现，从而使法拉第被公认为电磁感应现象的发现者，他也顺理成章地成为变压器的发明人。
图1 法拉第实验装置原理图(1831年8月29日)但实际上最早发明变压器的是美国著名科学家亨利。
1830年8月，时为纽约奥尔巴尼(Albang)学院教授的亨利利用学院假期，采用图3所示的实验装置进行磁生电实验。
当他合上开关K，发现检流计P的指针摆动；打开开关K，又发现检流计P的指针向相反方向摆动。
实验中，当打开开关K时，亨利还在线圈B的两端间观察到了火花。
亨利还发现，改变线圈A和B的匝数，可以将大(Intensity)电流变为小(Quantity)电流，也可将小电流变为大电流。
实际上，亨利这个实验是电磁感应现象的非常直观的关键性实验，亨利这个实验装置也实际上是一台变压器的雏形。
但是，亨利做事谨慎，他没有急于发表他的实验成果，他还想再做一些实验。
然而假期已过，他只得将这件事搁置一旁。
后来他又进行了多次实验，直到1832年才将实验论文发表在《美国科学和艺术杂志》第7期上。
但是，在此以前，法拉第图2 法拉第感应线圈图3 亨利实验装置原理图(1830年8月)首先公布了他的电磁感应实验，介绍了他的实验装置，因此电磁感应现象的发明权只能归法拉弟，变压器的发明权也非法拉弟莫属了。