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人教版 高中物理必修三
變壓器
3.3
新課引入
生產生活中有各種變壓器，有的把低壓升為高壓，有的把高壓降為低壓。變壓器是如何改變電壓的呢？
01
變壓器的原理
變壓器的原理
2.示意圖：
鐵芯
原線圈
副線圈
3.電路圖中符號：
n1
n2
1.構造：
(1)閉合鐵芯 (硅鋼片)
(2)原線圈(接交流電)
(3)副線圈(接負載)
【注意】變壓器的原、副線圈并未直接相連。
變壓器的原理
原線圈
接入
交流電
在鐵芯中
產生變化
的磁通量
副線圈
產生
感應電動勢
副線圈
產生
感應電流
變壓器是利用互感現象,對交變電流實現升壓或降壓的。
交
流
電
變壓器的原理
U1
U2
思考：若給原線圈接直流電壓U1，能否得到副線圈電壓U2
不能，因為恒定電流無法產生互感現象。
變壓器的原理
U1
U2
線圈電阻發熱
渦流現象發熱
漏磁損失能量
①銅損
②鐵損
③磁損
特點：
無磁損、銅損、鐵損
磁通量全部集中在鐵芯內(不漏磁)
電能沒有發熱損耗
理想變壓器
變壓器的原理
鐵芯是否變壓器的必要組成部分？
沒有鐵芯，并排放置的原、副線圈也發生互感現象，但是大部分磁感線都流失在線圈外，故傳輸電能的效率太差；而鐵芯存在，使絕大部分磁感線集中在鐵芯上，大大增強了變壓器傳輸電能的效率。
U1
U2
想一想
變壓器的原理
1.輸入電壓不變，原線圈匝數一定。（每格100匝）
變壓器的原理
1.輸入電壓不變，原線圈匝數一定。
原線圈匝數 n1 副線圈匝數 n2 輸入電壓 U1(V) 輸出電壓
U2(V)
400 4.25
400 4.25
400 4.25
200
800
1400
1.99
7.88
13.78
結論：U1與n1一定，U2與n2成正比。
變壓器的原理
2.輸入電壓不變，副線圈匝數一定。（每格100匝）
結論：U1與n1一定，U2與n2成正比。
U1與n2一定，U2與n1成反比。
02
電壓與匝數的關系
電壓與匝數的關系
理想變壓器無磁損，原、副線圈的磁通量都是。
理想變壓器無內阻，
路端電壓U等于電動勢E。
①
②
升壓變壓器
降壓變壓器
變壓器類型：
注意：匝數比一定時，輸入電壓（U1）決定輸出電壓（U2）
電壓與匝數的關系
理想變壓器輸入功率P1等于輸出功率P2
即:
U1I1=U2I2
P1= P2
功率關系
I2
U2
R
U1
n1
n2
I1
注意：
當副線圈空載時，輸出功率為零，原線圈輸入功率也為零。
P出決定P入
電壓與匝數的關系
電流關系
理想變壓器原、副線圈的電流跟它們的匝數成反比
I2
U2
R
U1
n1
n2
I1
即:
U1I1=U2I2
P1= P2
I2 決定 I1
電壓與匝數的關系
頻率關系
I2
U2
R
U1
n1
n2
I1
f1 = f2
變壓器不能改變交變電流的頻率
電壓與匝數的關系
I2
n2
U2
I1
n1
U1
I3
n3
U3
“一原多副”的理想變壓器
任意兩線圈兩端電壓之比等于匝數之比
由 P入 =P出 得
原線圈電能全部轉化為兩副線圈電能
多副線圈的理想變壓器
電壓與匝數的關系
電壓與匝數的關系
★注意：四個決定
(1)原線圈電壓U1由提供原線圈電壓的電源決定．
(2)副線圈電壓U2由原線圈電壓U1及匝數比決定，與副線圈所接負載無關．
(3)副線圈電流I2由副線圈電壓U2和副線圈負載決定
(4)原線圈電流I1由副線圈電流I2決定．
03
幾種常見的變壓器
1.自耦變壓器
U2
U1
A
B
P
自耦變壓器
U1
U2
n1
n2
升壓變壓器
n1
n2
U1
U2
降壓變壓器
自耦變壓器特點：
這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈。
①如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；
②如果把線圈的一部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓。
2.電壓互感器（大電壓變小電壓）
問題1：交流電壓表的有一定的量度范圍，不能直接并聯到高壓電測量其電壓值。那么如何用交流電壓表間接地測量出高壓電的電壓值？
使用時把原線圈與電路并聯，原線圈匝數多于副線圈匝數
使用時把原線圈與電路串聯，原線圈匝數少于副線圈匝數
問題2：交流電流表的有一定的量度范圍，不能直接串聯到在大電流電路中的電流值。那么如何用交流電流表間接地測量出大電流電路中的電流值？
3.電流互感器（大電流變小電流）
小試牛刀
1.（多選）理想變壓器在正常工作時，原、副線圈中一定相同的物理量是(　 　)
A．每匝線圈中磁通量的變化率
B．交變電流的頻率
C．原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率
D．原線圈的感應電動勢和副線圈的感應電動勢
ABC
小試牛刀
例2：一理想變壓器原、副線圈匝數之比n1∶n2＝11∶5，原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓u如圖所示。副線圈僅接入一個R=10 Ω的電阻，則
(1)變壓器的輸出電壓表達式
(2)交流電壓表的示數
(3)電阻R的熱功率
(4)原線圈的電流
(5)變壓器的輸入功率
n1
n2
R
u
V
課堂小結
二、變壓器原理：
三、理想變壓器特點：
利用互感現象實現電能到磁場能到電能的轉化和傳遞。
①變壓器鐵芯內無漏磁
②原、副線圈不計內阻
③忽略鐵芯產生的熱量
四、理想變壓器規律
②功率關系：
P入= P出
④頻率關系：
f 1 = f 2
①電壓關系：
③電流關系：
一、變壓器的構造
能量轉化：電能→磁場能→電能
人教版 高中物理必修三
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3.3

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