变压器的工作原理及原、副线圈之间的几个关系

变压器 编稿：小志【学习目标】1．知道原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）的概念。

2．知道理想变压器的概念，记住电压与匝数的关系。

3．知道升压变压器、降压变压器概念。

4．会用1122U n U n =及1122I U I U =（理想变压器无能量损失）解题。

5．知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。

6．分析论证：为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。

7．会计算电能输送的有关问题。

8．了解科学技术与社会的关系。

【要点梳理】要点一、 变压器的原理1．构造：变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成，两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。

是用来改变交流电压的装置（单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示）。

2．工作原理变压器的变压原理是电磁感应。

如图所示，当原线圈上加交流电压U 时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。

如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。

由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，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。

要点诠释：（1）在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象。

（2）互感现象是变压器工作的基础：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。

（3）变压器是依据电磁感应工作的，因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。

要点二、 理想变压器的规律 1．理想变压器没有漏磁（磁通量全部集中在铁芯内）和发热损失（原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计）的变压器，即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。

第3节变压器学习目标要求核心素养和关键能力1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理。

2.掌握理想变压器的基本关系，并能用它解决相关问题。

3.能够利用闭合电路欧姆定律结合理想变压器的基本关系对电路动态分析。

1.核心素养(1)利用能量观点分析变压器的变压过程。

(2)知道理想变压器是一种理想化物理模型。

2.关键能力物理建模能力和分析推理能力。

第1课时实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系一、变压器的原理1．构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

2．原线圈：与交流电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈。

副线圈：与负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈。

3．工作原理：利用互感现象。

【想一想】变压器能改变恒定电流的电压吗？提示变压器的变压原理是互感现象。

若通过原线圈的电流为恒定电流，则在铁芯中激发的磁场为恒定磁场，副线圈中无感应电动势产生，因此变压器不能改变恒定电流的电压。

二、实验思路1．变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。

电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。

2．本实验通过与副线圈相连接的多用电表，观察原线圈电压变化时，副线圈的输出电压的变化；通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。

3．用控制变量法研究。

三、实验器材两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器(如图甲)、导线若干。

四、实验步骤1．按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。

2．接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。

3．保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。

4．保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。

五、实验结论实验分析表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U1U2＝n1n2。

自耦变压器工作原理自耦变压器是一种特殊类型的变压器，它在电路中起着重要的作用。

本文将详细介绍自耦变压器的工作原理，包括结构、原理以及应用。

一、自耦变压器的结构自耦变压器由一个共享磁路的线圈组成，该线圈既是主线圈也是副线圈。

主线圈是通过整个线圈绕制的，而副线圈则是通过部分线圈绕制的。

主线圈和副线圈之间只有一个绝缘层隔开。

二、自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理基于自感和互感的原理。

当主线圈中的电流变化时，会在线圈中产生自感电动势。

同时，由于主线圈和副线圈共享磁路，主线圈中的电流变化也会在副线圈中产生互感电动势。

自耦变压器的工作原理可以用以下公式表示：Vp = Np * dϕ/dt - Ns * M * dϕ/dt其中，Vp是主线圈的电压，Np是主线圈的匝数，dϕ/dt是磁通变化率，Ns是副线圈的匝数，M是主线圈和副线圈之间的互感系数。

由于自耦变压器中主线圈和副线圈共享磁路，所以主线圈和副线圈之间的耦合非常紧密，互感系数M接近于1。

因此，自耦变压器的输出电压可以通过改变主线圈和副线圈的匝数比例来调节。

三、自耦变压器的应用1. 电源变压器自耦变压器常用于电源变压器中，用于将高电压转换为低电压。

通过调节主线圈和副线圈的匝数比例，可以实现不同的输出电压。

2. 变频器自耦变压器还常用于变频器中，用于调整交流电源的频率。

通过改变主线圈和副线圈的匝数比例，可以改变输出电压的频率。

3. 自耦变压器起动电动机自耦变压器还可用于起动大功率电动机。

在电动机起动时，为了避免电动机启动时产生过大的电流冲击，可以使用自耦变压器来逐步提供电压，使电动机平稳启动。

总结：自耦变压器是一种特殊类型的变压器，通过共享磁路实现主线圈和副线圈之间的耦合。

其工作原理基于自感和互感的原理。

自耦变压器具有调节输出电压的能力，广泛应用于电源变压器、变频器以及电动机起动等领域。

通过调节主线圈和副线圈的匝数比例，可以实现不同的输出电压和频率。

变压器的结构及工作原理变压器是一种用于将电能从一种电压转换为另一种电压的电气设备。

它是电力系统中非常常见的设备之一，被广泛应用于发电厂、变电站、工业生产和民用电力系统中。

变压器的结构和工作原理十分重要，下面详细介绍。

一、变压器的结构变压器由两个或更多的线圈通过铁芯相互连接而成。

主要包括以下部分：1.铁芯：变压器的铁芯由硅钢片组成，可有效减小磁滞和涡流损耗。

铁芯的形状包括E型、I型和C型等，用于支撑和保护线圈。

2.一次线圈（主绕组）：也称为原线圈或输入线圈，接收电源端的输入电能。

一次线圈一般由较粗的导线绕制而成。

3.二次线圈（副绕组）：也称为输出线圈，输出变压器转换后的电能。

二次线圈一般由较细的导线绕制而成。

4.绝缘材料：用于在不同线圈之间提供电气绝缘，避免相互之间的短路。

5.冷却装置：用于散热，以保证变压器的工作温度不超过允许范围。

常见的冷却方式包括自然冷却（静风冷却）和强制冷却（风扇冷却、冷水冷却等）。

二、变压器的工作原理变压器基于电磁感应的原理工作，其主要过程是通过变化的磁场引起线圈中的电压变化。

1.变流原理：根据法拉第电磁感应定律，当一次线圈中的电流变化时，会在铁芯中产生一个变化的磁场。

这个磁场穿过二次线圈，并在其中引起电动势的产生。

根据电磁感应定律，产生的电动势与变化的磁场强度成正比。

2.变压原理：根据楞次定律，一次线圈和二次线圈中的电流方向是相互反的。

当一次线圈接通电源时，通过它的电流会在铁芯中产生一个磁场。

这个磁场会在二次线圈中引起电动势的产生，并使得二次线圈中的电流流动。

变压器的输入电压和输出电压之比等于输入线圈的匝数和输出线圈的匝数之比。

即：输入电压/输出电压=输入线圈匝数/输出线圈匝数3.近似理想性：在实际的变压器中，我们可以近似认为主线圈和副线圈之间没有电阻，也没有电感。

这样，变压器的损耗可以忽略不计，输出电压会完全等于输入电压。

4.变压器的效率：实际的变压器会有一定的损耗，主要包括铁损耗和铜损耗。

变压器调压原理
变压器调压原理是通过变换输入电压的比例来实现电压的调节。

变压器主要由一个原/一次线圈和一个副/二次线圈组成，它们
分别绕在同一个铁芯上。

当输入交流电通过原线圈时，产生了一个交变磁场，这个磁场就会通过铁芯传导到副线圈中。

根据电磁感应定律，副线圈中会产生一个与原线圈中的交变磁场相同频率的交变电压。

根据变压器的构造，原线圈与副线圈的匝数比决定了输入电压和输出电压之间的比例关系。

通过调节原线圈匝数或者副线圈匝数，就可以实现对输出电压的调节。

当输入电压通过变压器的原线圈时，根据匝数比，输出电压即可通过副线圈产生。

如果原线圈的匝数比副线圈多，输出电压就会比输入电压高；反之，若副线圈的匝数比原线圈多，输出电压就会比输入电压低。

此外，变压器还通过电磁感应原理实现了电压的隔离。

由于原线圈和副线圈通过铁芯相互耦合，电磁感应只能在这两个线圈之间传导，而无法传递到其他部分。

这就实现了输入和输出电路之间的电气隔离，从而保证了电路的安全性。

总之，变压器的调压原理是利用线圈的匝数比来决定输入电压与输出电压之间的比例关系，通过电磁感应原理实现电能的转换和隔离。

变压器的工作原理简介：变压器是一种电气设备，用于将交流电的电压从一个电路传输到另一个电路，通过改变线圈的匝数比例来实现电压的升降。

本文将详细介绍变压器的工作原理，包括结构、工作原理、应用领域和优缺点等方面。

一、结构：变压器由两个或多个线圈组成，主要包括铁芯、一次线圈（也称为主线圈或输入线圈）和二次线圈（也称为副线圈或输出线圈）。

1. 铁芯：铁芯是变压器的主要部分，通常由软磁材料（如硅钢片）制成。

它的作用是提供一个低磁阻路径，使磁场能够有效地穿过线圈。

2. 一次线圈：一次线圈是与电源连接的线圈，通常由较粗的导线绕制而成。

它的作用是接收来自电源的电能，并将其传递到变压器的铁芯中。

3. 二次线圈：二次线圈是输出线圈，通常由较细的导线绕制而成。

它的作用是接收来自铁芯的磁场，并将其转换为输出电压。

二、工作原理：变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律，即当一个线圈中的磁通量发生变化时，会在相邻的线圈中产生感应电动势。

1. 磁场产生：当一次线圈中的交流电流流过时，会在铁芯中产生一个交变磁场。

这个磁场会穿过铁芯，并通过互感作用传递到二次线圈中。

2. 电压变换：根据互感作用的原理，二次线圈中的感应电动势与一次线圈中的电流成正比。

通过改变一次线圈和二次线圈的匝数比例，可以实现电压的升降。

3. 理想变压器的工作原理：在理想变压器中，没有能量损耗，即输入功率等于输出功率。

根据电压和匝数的关系，可以得出理想变压器的公式：V1/V2 = N1/N2，其中V1和V2分别为一次线圈和二次线圈的电压，N1和N2分别为一次线圈和二次线圈的匝数。

三、应用领域：变压器在电力系统中有广泛的应用，主要用于以下几个方面：1. 输电：变压器用于将发电厂产生的高电压输送到远距离的用户。

通过升压变压器将电压升高，减少输电线路上的能量损耗，然后通过降压变压器将电压降低到用户所需的水平。

2. 电力配电：变压器用于将输电线路上的高电压转换为适用于家庭和工业用电的低电压。

三相变压器工作原理
三相变压器是一种用于将电能从一个电网传输到另一个电网的电力设备。

它可以将高电压和低电流的电能转换为低电压和高电流的电能，或者相反。

三相变压器由三个独立的线圈（即主线圈、副线圈和互感线圈）组成，这些线圈都通过磁场耦合在一起。

三相变压器的工作原理如下：
1. 首先，将主线圈接入到输入电源中。

输入电源中的交流电流通过主线圈产生一个磁场。

2. 这个磁场会传递到副线圈和互感线圈中。

根据电磁感应定律，当磁场发生变化时，将在这些线圈中产生感应电动势。

3. 副线圈中的感应电动势会引起电流的流动，从而在输出端产生一个新的交流电源。

4. 互感线圈的作用是确保能量的传输和转换。

它通过磁场的相互作用将电能从主线圈传递到副线圈。

5. 通过调整主线圈和副线圈之间的匝数比例，可以实现输入电压和输出电压的变换比。

6. 变压器中的磁芯起到了导磁作用，它能够集中磁场并减小磁通损耗。

总之，三相变压器通过磁场耦合和电磁感应实现了电能的转换和传输。

它的工作原理是基于电磁学的一些基本原理。

通过调整线圈的匝数比例，可以实现输入电压和输出电压的变换。

变压器原理
变压器是一种电力传输和变换装置，可用来改变交流电压的大小。

它主要由两个线圈——主线圈和副线圈组成。

主线圈通常被称为高压线圈，而副线圈被称为低压线圈。

当交流电通过主线圈时，会在主线圈中产生变化的磁场。

这个磁场会切割副线圈，从而在副线圈中也产生电动势。

根据法拉第电磁感应定律，副线圈中的电动势与主线圈中的电动势成正比。

变压器的工作原理基于互感现象。

互感是指当两个线圈靠近时，它们之间会相互影响，从而导致一种电磁耦合。

在变压器中，通过改变主线圈和副线圈的匝数比，可以实现输入电压和输出电压之间的变换。

根据互感现象的原理，当主线圈的匝数比副线圈的匝数大时，输出电压将比输入电压小。

这被称为降压变压器。

相反，当主线圈的匝数比副线圈的匝数小时，输出电压将比输入电压大。

这被称为升压变压器。

为了减少能量损失和提高效率，变压器通常采用铁芯。

铁芯的存在可以集中和引导磁场，从而提高互感的效果。

除了用于改变电压，变压器还可以用于隔离电路和传送电能。

由于变压器没有机械部件，因此没有摩擦损耗，工作稳定可靠。

在实际应用中，变压器广泛用于电力系统、电子设备、通信系统等领域，为不同电器设备提供适合的电压供应。

隔离变压器的工作原理隔离变压器是一种广泛使用的电力设备，主要用于将电能从一个电路传输到另一个电路，同时起到隔离电路和保护电路的作用。

隔离变压器的工作原理基于电磁感应原理和变压器原理，本文将从以下几个方面介绍隔离变压器的工作原理。

一、隔离变压器的基本结构隔离变压器主要由两个磁性材料的线圈和一个磁性铁芯组成。

其中一个线圈称为原线圈，另一个线圈称为副线圈，原线圈和副线圈之间通过磁性铁芯相互连接。

需要注意的是，原线圈和副线圈之间没有物理上的直接电气连接。

二、电磁感应原理隔离变压器的工作原理基于电磁感应原理。

当在原线圈中通以交流电流时，它会在原线圈周围产生一个变化的磁场。

这个磁场会穿透到副线圈中，导致在副线圈中产生电流。

由于原线圈和副线圈之间是通过磁性铁芯连接的，因此磁场能够有效地传递到副线圈中。

三、变压器原理隔离变压器的工作原理也基于变压器原理。

隔离变压器中原线圈和副线圈的匝数一般不同。

通过变压器原理，可以使电压在原线圈和副线圈之间出现变化。

当原线圈中通以高电压的交流电流时，变压器会使副线圈中的电压下降。

同样的，当原线圈中通以低电压的交流电流时，变压器会使副线圈中的电压上升。

四、隔离效应隔离变压器的第一个关键特性是隔离效应。

隔离效应可以使电路中的原线圈和副线圈之间完全隔离，从而防止电流在两个线圈之间直接流动。

这种隔离效应可以有效地降低两个电路之间的电气干扰和交流电源干扰。

五、保护电路隔离变压器的第二个关键特性是保护电路。

由于隔离变压器的隔离效应，如果发生原线圈和副线圈之间的电路故障，比如短路或过载，这种故障不会传递到另一个电路中。

这可以有效地保护电路和维护电路的安全性。

六、应用领域隔离变压器广泛应用于工业、军事、医疗和家用电器领域。

在工业领域，隔离变压器通常用于保护高精度的仪器和设备，从而避免由于电力质量问题引起的电气干扰。

在军事和医疗领域，隔离变压器通常用于保护敏感设备和人员安全。

在家用电器领域，隔离变压器通常用于保护家庭用电器和人员安全。

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。