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高二物理人教版选修3-2课件：第5章+第4节变压器

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人教版高中物理选修3-2课件：5-4变压器

人教版高中物理选修3-2课件：5-4变压器

物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
(2013· 广东理综)如图，理想变压器原、副线圈匝数 比 n1∶n2＝2∶1，V 和 A 均为理想电表，灯泡电阻 RL＝6 Ω， A、B 端电压 u1＝12 2sin 100πt V．下列说法正确的是( A．电流频率为 100 Hz B．V 的读数为 24 V C．A 的读数为 0.5 A D．变压器输入功率为 6 W )
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
4.变压器
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
知识自学区
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
变压器的原理 1．构造
电源 连接 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与______
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
【思一思· 判一判】 (1)变压器的工作原理是互感现象．( )
(2) 输 入 电 压 一 定 时 ， 原 线 圈 匝 数 越 多 ， 输 出 电 压 越 大．( ) ) )
(3)没有能量损失的变压器叫作理想变压器．( (4)理想变压器的输入功率大于输出功率．(
物理 选修3-2
第五章 交变电流
知识自学区 要点探究区 达标检测区 课时作业（十）
Um 解析： 根据 u＝Umsin ωt 及 U＝ 、 理想变压器的规律、 2 欧姆定律和电功率公式解决问题． Um ω 根据 u1＝12 2sin 100πt V 及 U＝ 知 U1＝12 V，f＝ ＝ 2π 2 U1 n1 n2 1 50 Hz，选项 A 错误；根据 ＝ 得 U2＝ U1＝ ×12 V＝6 V， U2 n2 n1 2 U2 6 即 V 的读数为 6 V，选项 B 错误；根据 I2＝ ＝ A＝1 A，即 RL 6

高中物理 5.4变压器课件 新人教版选修3-2

高中物理 5.4变压器课件 新人教版选修3-2

补充 1、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电 流关系
（1）电压关系
U1 n1 U2 n2
U1 n1 U3 n3
U 2 n2 U 3 n3
（2）电流关系 根据P入=P出，I1U1=I2U2+I3U3 I1n1=I2n2+I3n3
ppt精选
13
2.输入输出电压、电流、功率大小之间的
因果关系
1.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U1
4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R
5.I1由I2和匝数比决定；
I1
I2
I1＝n2/n1·I2
n1 U1
n2U2 R
3、互感器 分类：电压互感器和电流互感器
ppt精选
15
例1.一理想变压器，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。由此可知副线圈的匝数n2=1_80____，通
次数 1 2 3 4 5 U1 U2
实验结论：
V1
V2
原副线圈两端电压之比等于 这两个线圈的匝数比。
三、理想变压器的变压规律
I1
I2
原、副线圈中产生的感应 电动势分别是：
U1 n1
n2 U2
E1=n1/ t E2=n2/ t E1/n1= E2/n2
原线圈回路有：U1− E1=I1r1≈ 0 则U1=E1 副线圈回路有：E2=U2 +I2r2 ≈U2 则U2=E2
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Βιβλιοθήκη 实现了电能（U1、I1）∽ U1

人教版高中物理选修3-2 5.4变压器公开课教学课件共16张PPT

人教版高中物理选修3-2 5.4变压器公开课教学课件共16张PPT
C．48mA D．与负载R的值有关
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
可知副线圈的匝数1n820=___ ，通过原线
圈的电流 I31A=___。
9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/8/52021/8/5Thursday, August 05, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/8/52021/8/52021/8/58/5/2021 12:56:32 AM 11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/ 8/52021/8/52021/8/5Aug-215-Aug- 21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/ 8/52021/8/52021/8/5Thursday, August 05, 2021 13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/ 8/52021/8/52021/8/52021/8/ 58/5/2021 14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年8月5日星期 四2021/ 8/52021/8/52021/8/5 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年8月2021/8/52021/8/52021/8/ 58/5/2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/8/ 52021/ 8/5August 5, 2021 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/8/52021/8/52021/8/52021/8/5
5.4变压器
（一）认识变压器
变压器的构造
1、构造示意图(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)

人教版选修3-2 第五章 4变压器 (共18张PPT)

人教版选修3-2 第五章 4变压器 (共18张PPT)

当有几组副线圈时，有：
U1 U2 U3 n1 n2 n3
I1n1 I2n2 I3n3
谢谢！
原线圈 接交变 电流
e
t3
0
t1 t2
t4 t
原线圈 产生感 应电动势
在铁芯中 产生交变 的磁通
纽带
在铁芯中 产生交变 的磁通
互感现象
副线圈 产生感 应电动势
副线圈 有交变 电流
变压器对恒定电流不能变压！ 变压器的铁芯起什么作用？
四、理想变压器电压比的理论推导
若原、副线圈中通过的磁通量始终 相同(无漏磁)，根据法拉第电磁感应 定律，原副线圈的感应电动势为：
【课后思考答案】
Байду номын сангаас
1. 绕制原副线圈的导线粗细一样吗？
答：粗细不一样。高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细 的导线；低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线。
2. 变压器会改变交变电流的频率吗？
答：不会。
3. 若变压器有多个副线圈，下面公式还成立吗？
U1 n1 U 2 n2
I1 n2 I2 n1
检测总用 电安全状 况
检测墙壁 电缆漏电 隐患
检测设备 运行安全 情况
检测接地 线漏电
问题:有没有只用一个线圈来实现变压的变压器?
3.自耦变压器
P
U1 n1 n2 U2
降压变压器
U1 n1 n2 U2
升压变压器
U1 A B
U2
自耦调压变压器
一、变压器的构造
课堂小结
二、变压器的工作原理： 1、互感现象； 2、理想变压器：
大型变电所
街头变压器
小型音频变压器
用电设备 电灯/电饭锅/洗衣机 感应电动机 机床照明 半导体收音机 电视机显像管 手机 笔记本电脑

人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.4 变压器(共30张PPT)

人教版 高二物理 选修3-2 第五章：5.4 变压器(共30张PPT)
4.变压器
第一课时
话题引入：
用电器 随身听 扫描仪 手机充电器
录音机
额定工作电压
用电器
额定工作电压
3V
机床上的照明灯
12V
防身器
4.2V 4.4V 5.3V 黑边电视机显像管
36V 3000V 几万伏
6V 9V 12V 彩色电视机显像管 十几万伏
但我们国家民用统一供电均为220V，那么 如何使这些额定电压不是220V的电器设备 正常工作呢？
理论分析：理想变压器的端电压与匝数的关系
(1)穿过原副线圈的磁通量在每时每刻都是相同的，则 其磁通量的变化量也是相同的，则可得：
E1 n1 t , E2 n2 t
(2) 原副线圈中的感应电动势与匝数成正比：
E1 n1 E2 n2
(3) 由于没有内阻:E1=U1,E2=U2
U1 n1 U 2 n2
（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是 什么？
（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为 什么会产生感应电流？
答案 （1）电流互感器a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，b侧线圈磁通量总为零 而不变，线圈中不产生感应电流．
（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流 回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩 余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b 侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电 流．
对于理想变压器线圈没有内阻，端电压等于电动势：
（2）电流与匝数的关系 根据能量守恒，原副线圈的功率满足的关系：
（3）推广到多个副线圈的情形：
4.如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两
组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W” 的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：

人教版高中物理选修3-2 5.4变压器

人教版高中物理选修3-2 5.4变压器

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
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯 变压器
一个线圈连到学生电源的两端 分别通以两种电流： ①恒定直流电
②正弦交流电
另一个线圈连到额定电压为3.8V的小灯泡上
小灯泡可能发光吗？ 不发光 发光
用电器
随身听 扫描仪 手机充电器 录音机
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
主线圈 匝数减半
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
探究变压器两端电压与匝数的关系
线圈两端电压与 主线圈匝数 的关系
实验表明 主线圈电压和副线圈匝数不变的情况下， 主线圈匝数越少，副线圈的电压越大
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
探究变压器两端电压与匝数的关系
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主 线圈电压）的关系
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
人教版高中物理选修3-2 5.4变压器
探究变压器两端电压与匝数的关系
输出电压（副线圈电压）与输入电压（主 线圈电压）的关系
实验表明 主线圈和副线圈匝数不变的情况下， 主线圈输入电压越大，副线圈输出电压越大
作用：变电压、变相位、变阻抗、电气隔离
变压器结构的反思
变压器原线圈和副线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通
变压器结构的反思
变压器为什么不能改变恒定电流的电压？
恒定电流的电压加在变压器的原线圈上时，通过原线圈的电流是恒定电 流，即电流的大小和方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不 变。
因此，在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端也没有电压，所以 变压器不能改变恒定电流的电压

人教版高中物理选修(3-2)第五章 第4节《变压器》ppt课件


[答案]
A
1． 如图所示， 理想变压器原线圈与一 10 V 的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡 a 和 b。小灯泡 a 的额定功率为 0.3 W，正常发光时 电阻为 30 Ω。已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为 0.09 A，可计 算出原、副线圈的匝数比为________。流过灯泡 b 的电流为________ A。
[思路探]
[解析]
交流电压表、电流表测得的是交变电流的有效值，由灯泡正
常发光可知，变压器的输出电压为 220 V，而变压器的输入与输出电压之 比等于原、副线圈的匝数比，故变压器的输入电压为 110 V，电压表的示 数为 110 V；又因为变压器的输入功率等于输出功率，因此可知变压器的 输入电流为 0.2 A，A 正确。
(3)理想变压器电压、电流与匝数的关系 理想变压器特点 铁芯 ，原、副线圈 无漏磁 无电阻 U1 n1 电压与匝数关系 ＝ U2 n2 电流与匝数关系 功率关系 I1 n2 ＝ I2 n1 P1 ＝ P2
为什么变压器不能变恒定电流？
解析：要产生感应电动势，磁通量必须发生变化。若原线圈中通以恒 定电流，则在铁芯中产生恒定的磁通量，副线圈中虽有磁通量通过，但磁 通量不变化，因此副线圈中不能产生感应电动势，当然就不能变压了。
U2 解析： 根据 P＝ R 和 P＝I2R 得灯泡 a 两端的电压 U2＝ PR＝ 0.3×30 V ＝3 V，通过灯泡 a 的电流 Ia＝ P R＝ 0.3 U1 n1 A＝0.1 A，根据 ＝ 得原、 30 U2 n2
n1 U1 10 I1 n2 n1 10 副线圈匝数之比 ＝ ＝ ，根据 ＝ ，得副线圈上的电流 I2＝ I1＝ n2 U2 3 I2 n1 n2 3 ×0.09 A＝0.3 A， 根据 I2＝Ia＋Ib， 得流过灯泡 b 的电流为 Ib＝I2－Ia＝0.2 A。

人教版物理选修3-2 5.4变压器(共19张PPT)


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降压变压器
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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
U1 n1
I2
n2 U2
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻有
U1=E1 U2=E2
2.互感器
钳式电流仪
V
电压互感器
使用时把原线圈与 电路并联，原线圈匝 数多于副线圈匝数
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A
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝 数少于副线圈匝数
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可拆式变压器
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各式变压器
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人教新课标高中物理选修3-2 5.4变压器课件(46张ppt)


• 【温馨提示】(1)理想变压器将电能由原线圈传 给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多 少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输 入功率． • (2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电 的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可 以参照直流电路动态分析的方法．
• 三、常见的变压器 • 1．自耦变压器 • 如图所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是 高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使 用，也可以作为降压变压器使用．
• 【题后总结】处理这类问题的关键是要分清变 量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系 和制约关系，在理想变压器中，U2由U1和匝数 比决定；I2由U2和负载电阻决定，I1由I2和匝数 比决定．
• 【针对训练】 2.某同学自制变压器，原线圈为 n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一 起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个 接头c，连成如图所示电路．S为单刀双掷开关， 线圈电阻不计，原线圈接u1＝Umsin ωt的交流电 源．下列说法正确的是( )
①没有能量损失(铜损、铁损) 理想变压 • 2．理想变压器原、副线圈物理量之间的关系 ②没有磁通量损失(磁通量全部集中 器 在铁芯中) 功率关 原线圈的输入功率等于副线圈的输 出功率P入＝P出 系 原、副线圈的电压比等于匝数比， 电压关 公式：U1/U2＝n1/n2，与负载、副 系 基 线圈的多少无关 本 ①只有一个副线圈时：I1/I2＝n2/n1
• 二、变压器工作时的制约关系及变压器的动态 分析 • 1．电压制约 • 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输 出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2U1/n1，可 简述为“原制约副”． • 2．电流制约 • 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，且 输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈 中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1，可简述为 “副制约原”．

高二物理人教版选修3～2课件：5.4 变压器


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X 新知导学 D答疑解惑
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典例剖析
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问题导引
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【例题1】如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2,电 源电压为220 V,A是额定电流为I0=1 A的保险丝,R为可调电阻,为不 使原线圈中电流超过I1,R的阻值最低不小于多少?
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一、变压器的原理(见课本第41页) 1.构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的 两个线圈组成(如图所示)。 (1)原线圈:与交流电源相连的线圈。 (2)副线圈:与负载相连的线圈。 2.原理 变压器工作的基础是互感现象。 3.作用 改变交变电流的电压。
4
变压器
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情 景 导 入
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我国具有完全自主知识产 权和核心技术的、世界最 高电压等级和最大容量的 ODFPS-1 000 兆伏安/ 1 000 千伏特高压交流变压 器,早在 2008 年在河北省 保定市的天威保变公司研 制成功。如图所示,某型 号的变压器的一部分在运 输过程中。
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二、电压与匝数的关系(见课本第42页) 1.理想变压器 没有能量损失的变压器。 2.电压与匝数的关系 ������1 ������1 = 。 原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比,即 ������ ������ 2 2 3.两类变压器 (1)降压变压器:副线圈电压比原线圈电压低的变压器。 (2)升压变压器:副线圈电压比原线圈电压高的变压器。 三、互感器(见课本第43页) 1.电压互感器:是大匝数比的降压变压器,把高电压变为低电压, 用来测量交流高电压,应并联在电路中。 2.电流互感器:是大匝数比的升压变压器,把大电流变为小电流, 用来测量交流大电流,应串联在电路中。
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『判一判』 √ (1)变压器的工作原理是电磁感应。 ( ) √ (2)变压器的工作基础是互感现象。 ( ) × (3)各种电流接入变压器的输入端，变压器都能正常工作。 √ ( ) √ • (4)原线圈的电压不随副线圈的输出电流的变化而变化。 × ( ) • (5)原线圈的电流随副线圈的输出电流的增大而增大。 ( )
• 答案：当开关S闭合后，变压器的原线圈中是恒定电流， 铁芯中的磁通量不变，副线圈中没有感应电动势，火花塞 上电压为零。当开关从闭合到突然断开，铁芯中磁通量突 然变小，在副线圈中会产生一个瞬时高电压(脉冲高电压 可达104V左右)，使火花塞产生电火花。
课 内 探 究
•探究一 理想变压器的工作原理及规律
• • • •
1．理想变压器的特点 (1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量。 (2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。 (3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副 线圈的输出功率。
• 2．工作原理 • 原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈 中产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势；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。从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能， 再将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电 压、电流均发生了变化。 3．电动势关系
如图所示，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 到交流端，另一个线圈连到小灯泡上。 导学号 26760275
请同学们观察实验并思考：两个线圈没有直接连接，为什么灯泡却亮了？如 果将学生电源打到适当的直流电压挡上，灯泡还亮吗？
• 提示：①当一个线圈中接上交变电流时，变化的电流产生 变化的磁场，变化的磁场通过闭合的铁芯的导磁作用，进 入另一个线圈中，产生感应电动势，灯泡中有了感应电 流，故灯泡发光。通过互感现象，电源的能量可以从一个 线圈传输给另一个线圈。 • ②虽然学生电源的电压并不等于灯泡的额定电压，但是灯 泡可以正常发光，这说明，通过中间这个装置——变压器， 使加在灯泡上的电压等于灯泡的额定电压。说明，变压器 可以改变交变电流的电压。 • ③如果将图中的学生电源打到适当的直流电压挡上，灯泡 就不亮了。
ΔΦ 由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的 ，根 Δt ΔΦ ΔΦ E1 n1 据法拉第电磁感应定律有 E1＝n1 ，E2＝n2 ，所以 ＝ Δt Δt E2 n2
4．电压关系 由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压 U1＝E1，副线圈两端 的电压 U2＝E2 U1 n1 所以 ＝ U2 n2
•电压与匝数的关系 • 1．理想变压器 能量损失 • 没有__________ 的变压器。 • 2．电压与匝数的关系
3．两类变压器
n1 U1 匝数 n2 原、 副线圈的电压之比， 等于两个线圈的________之比， 即： ＝________ 。 U2
低 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__________ 的变压器。 高 (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__________ 的变压器。
则下列说法正确的有 导学号 26760277 ( BD ) A．电压表示数为 14.14V B．电流表的示数为 0.5A C．R1 消耗的功率为 20W D．原线圈输入交流电频率为 50Hz
『选一选』 如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同， 且都是“220V,40W”，当灯泡所消耗的功率都调于 20W 时，哪种台灯消耗的功率 最小 导学号 26760273 ( C )
解析：C 图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D 三图 中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。
5．功率关系 对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出。 6．电流关系 I1 U2 U1 n1 由功率关系，当只有一个副线圈时，由 U1I1＝U2I2，得 ＝ ，由 ＝ ， I2 U1 U2 n2 I1 n2 得： ＝ I2 n1
若有多个副线圈时，有 P1＝P2＋P3＋…，即 U1I1＝U2I2＋U3I3＋… 将 U1︰U2︰U3︰…＝n1︰n2︰n3︰…代入得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
『想一想』 汽车等交通工具中用电火花点燃汽油混合气，如图所示，已知汽车蓄电池电 压为 12V， 变压器匝数之比为 1︰100。 当开关 S 闭合后， 火花塞上电压为多少？ 当开关 S 从闭合到突然断开，可为火花塞提供瞬时高电压，产生电火花。蓄电池 提供的是直流电，为什么变压器的副线圈也能得到高电压呢？ 导学号 26760274
• 特别提醒：(1)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系 是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值其关 系不成立。 • (2)变压器高压圈匝数多而导线细，低压圈匝数少而导线 粗，这是区别高、低压线圈的方法。
(多选)图中理想变压器的原、副线圈匝数之比为 2︰1，电阻 R1＝ R2＝10Ω， 电表 、 均为理想交流电表。 若 R1 两端电压 u1＝10 2sin100πt(V)，
第五章
交变电流
第四节 变压器
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知道变压器的构造 理解变压器的工作原理 掌握变压器原副线圈中电压与匝数的关系，电 流与匝数的关系
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课 前 预 习
课 内Байду номын сангаас探 究
素 养 提 升 课 堂 达 标 课 时 作 业
课 前 预 习
•变压器原理 • • • • • • 1．构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 交流电源 (1)原线圈：与 __________相连的线圈。 负载 (2)副线圈：与__________相连的线圈。 2．原理 互感 __________现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大 磁场 小、方向不断变化，在铁芯中激发的__________也不断变 感应电动势 化，变化的磁场在副线圈中产生_____________。 • 3．作用 电压 周期 频率 • 改变交变电流的________，不改变交变电流的________和