变压器课件(高二物理公开课)

（1）电压关系
U1 n1 U2 n2
U1 n1 U3 n3
U 2 n2 U3 n3
（2）电流关系 根据P入=P出，I1U1=I2U2+I3U3 I1n1=I2n2+I3n3
例4
如图所示，理想变压器的三个线圈的匝数之比为 n流已1∶电知n源通2∶上 过n，R33=的两10电个∶流副5∶I线3=12圈，A分，其别电中与阻n1R作R22和为=1R原130组线欧成圈，闭接则合到通回2过2路0RV2，的交 电流是多少？原线圈中的电流是多少？
有什么办法可以克服这个困难呢？
3、互感器 分类：电压互感器和电流互感器
补1
• 一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻，下 列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍 （ ）
• A.次级线圈的匝数增加为原来的2倍 • B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍 • C.负载电阻变为原来的2倍 • D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍
《变压器》
执教教师：XXX
用电器
额定工作电压 用电器
额定工作电压
家用冰箱, 洗衣机
扫描仪
220V 12V
机床上的照明灯 36V
防身器
3000V
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 几万伏
录音机
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的呢？
E1
1、能量转化：电能→磁场能→电能
2、理想变压器：
（1）变压器铁芯内无漏磁（电能完全转化） （2）原、副线圈不计内阻（线圈不发热）
三、理想变压器的变压规律
设：原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为 n2，穿过线圈的磁通量的变化率为△Φ/△t

(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
=0 思考：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?
理论推导
请应用法拉第电磁感应定律，推导理想变压器原、 副线圈的电压与匝数的关系。
原线圈： U1 E1 Ir
感应定律：n1 t E1
～
～
副线圈： U2 E2 Ir
感应定律： n2 t E2
U 1 n1 U 2 n2
U 1 n1 U 2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器
2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
课堂练习
1、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,
与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为
36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈
C 的匝数为(
)
A、36匝 B、72匝
C、720匝
P入＝P出
三、理想变压器的变压、变流规律：
人 教 版 高 二 物理选 修3-2 ： 5 .4 变 压 器 (共28张 PPT)
U 1 n1 U 2 n2
I1 n2 I 2 n1
人 教 版 高 二 物理选 修3-2 ： 5 .4 变 压 器 (共28张 PPT)
巩固练习
1、理想变压器原、副线圈的匝数比 n1:n2=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀 速直线运动切割磁感线时,图中电流表A1的
1~2万伏
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？
需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
形形色色的变压器

（4)输入电压：U1 输出电符号：
n1
n2
3.工作原理：互感现象。
电能 → 磁场能 → 电能 (U1,I1) (变化的磁场) (U2,I2)
一、变压器的原理
4.铁芯作用：
没有铁芯，大部分磁感线都流失在线圈外，故 传输电能的效率太差； 而铁芯存在，被磁化，使绝大部分磁感线集中 在铁芯上，大大增强了变压器传输电能的效率。
又因为，
U1 :U2 :U3 :...... n1 : n2 : n3 :...... 所以， n1I1 n2 I2 n3 I3......
n2 n1
n3
二、变压器的变压规律
几个因果关系：
（1）U1由电源决定，U2由U1和 匝数比决定；
U2
n2 n1
U1
I1 U1 n1
当U1不变时，不论负载电阻 变化与否，U2都不会改变。
I2 n2 U2
二、变压器的变压规律
几个因果关系：
（2）I2由U2和负载决定； I1由I2和匝数比决定；
I2
U2 R
I1
n2 n1
I2
I1 U1 n1
I2 n2 U2
在输入电压U1一定的情况下，输出电压U2也被完全 确定。当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小； 当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大。
3.3 变压器
复习：
互感现象1： 在原、副线圈中由于有_交__变__电__流__而发生的互相感应现象．
复习：
互感现象2：
原、副线圈之间没有用导线相连，灯为什么会亮？
一、变压器的原理
1.构造：
（1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)
（2)原线圈(初级线圈) 匝数用n1表示,与电源相连

U1I1＝U2I2， I1∶I2＝ n2∶n1 ；
(2)当变压器有多个副线圈时，
由能量守恒关系，有 U1I1＝U2I2+ U3I3+ U4I4+ …
且

＝

，

＝

，

＝

，…
可得 n1I1＝n2I2+ n3I3+ n4I4+ …
【说明】当变压器有多个副线圈时，电流与匝数的反比关系不再成立。
而原、副线圈两端电压等于对应的电动势：U1 e1
所以有
U 1 n1

U 2 n2
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器。
在上面的探究中，忽略了变压器的漏磁、原(副)线圈电阻和其他电
磁能量损耗，这是对实际变压器的理想化，满足这些条件的变压器称为
理想变压器。
的原线圈输入交流电时，副线圈才能输出交流电，而图中变压器原线圈
接入直流电源，无法通过电磁感应使副线圈输出电压，即副线圈所接的
灯泡没有电流通过。
1.实验探究：变压器原线圈接在学生电源上，
原线圈电压U1为学生电源输出电压，
副线圈电压U2通过交流电压表测得。
近似等于
初步发现，变压器原、副线圈上的电压之比＿＿＿＿它们的匝数之比。
变电站大型变压器
城乡街头的变压
实验室用的可拆变压器
认识变压器
变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成。
铁芯
1.构造：
(1)闭合铁芯：由绝缘硅钢片叠合而成；
(2)原线圈：连接交流电源，也叫初级线圈；
(3)副线圈：连接负载，也叫次级线圈。
原线圈

理想变压器模型
——没有能量损失旳变压器
理想变压 器旳特点：
无铜损 无铁损 理想变压器也是一种
理想化模型。
无磁损
实际上变压器旳效率都是比较高旳，尤其是电力设 备中旳巨大变压器，在满负荷工作时效率能够到达 97%～99%，所以理论研究时我们把它当成100% （理想变压器）是没有问题旳。
四、理想变压器旳变流规律
（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
铁芯与线圈相互绝缘
思索与讨论
把两个没有导线相连旳线圈套在同一种闭合铁芯 上，一种线圈连到交流电源旳两端，另一种线圈连到小 灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你旳道理。
二、变压器旳工作原理 ——互感现象
～
～
变压器经过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化旳磁场)
( U2、I2)
思索：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U=2?0
三、变压器旳变压规律
思索：原、副线圈旳电压与什么原因有 关系？请你根据所学过旳知识进行猜测。
试验：探究变压器原副线圈两端电压与匝数旳 关系
试验结论
误差允许范围内பைடு நூலகம்
U1 n1 ～
线圈旳匝数为( C)
A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝
思索：
1、实际旳变压器在运营时，哪些地方有能量 损耗呢？
2、为何铁芯是闭合旳？在变压器经过交变磁 场传播电能旳过程中，闭合铁芯起什么作用？
分析：若无铁芯或铁芯不闭合时，原线圈中旳磁通量只有一小 部分贯穿副线圏，大部分漏失在外。有了闭合铁芯，因为铁芯 被磁化，绝大部分磁通量集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大 增强了变压器传播电能旳作用。变压器中能量转换旳过程是： 电能→磁能→电能。铁芯起到了能量转换旳作用。

连接如右图所示的电路，用
多用电表测出变压器的原.副线
圈两端电压，并试讨论变压器 V1
V2
原.副线圈两端电压的关系：
b.研究原线圈中电流和副线圈中电流的关系的实验
连接如右图所示的电路，用交
流电流表测出变压器的原线圈中 A1
A2
的电流和副线圈中的电流，并试
讨论通过变压器的原线圈中电流
和副线圈中电流的关系。编辑ppt
5
a.研究原副线圈两端电压关系的实验
次数 1 2 3 4 5
U1
V1
V2
实U验2 结论：原副线圈两端电压之比等于
这两个线圈的匝数比。
b.研究原线圈中电流和副线圈中电流的关系的实验
次数 1 2 3 4 5
A1
A2
A1

实验A2结论：原线圈和副线圈中的电流跟
它们的匝编辑数ppt 成反比。
6
2）理论分析法
原线圈
E1=
n1
t
U1
U2
副线圈
E2
=
n2
t
E1 n 1 E2 n2
而 E1 U1 E2 U2
所以：U 1 n1
U 2 n2
即： 原.副线圈两端电压之比等这两个线
圈的匝数比。 编辑ppt 与实验结论相同 7
实际变压器的效率都很高，特别是大型变压
器，效率可达97%-99.5%，所以理论研究时我
高中物理第二册（必修＋选修） 第十七章 第三节
《变 压 器》
熊勇
编辑ppt
1
1.几种常见的变压器
编辑ppt
2
2.变压器的结构和符号
U1
U2
电路符号
原线圈 铁芯 副线圈

题目 21
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列 的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
22
A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的 增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增 大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
27
A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
16
例1、 一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别 为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功 率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则 （ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
18
例3、 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析： 电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器

数间的定量关系
2.实验器材：可拆变压器、
低压交流电源、交流电压
表、带夹的导线
新课学习 探究变压器电压与匝数的关系
3.实验原理：当交流电压接入原线圈时，它所产生
的变化的磁场就会在副线圈中产生感应电动势
4.实验步骤：
根据图示电路连
接器材
新课学习 探究变压器电压与匝数的关系
5.数据分析：记录原副线圈对应的电压和匝数，
新课学习 变压器的工作原理
交流电
~
①原线圈接交变电流
②产生变化的磁场
③通过铁芯流到副线圈
④副线圈产生感应电动势
两个线圈之间没有导线相连，副线圈也
能输出电流，也就是互感现象。
新课学习 变压器的工作原理
理想变压器：没有能量损失的变压器
新课学习 探究变压器电压与匝数的关系
1.实验目的：研究变压器电压与线圈匝
和绕在铁芯上的两个或两个以上的
线圈组成。
新课学习 变压器的工作原理
常见变压器
新课学习 变压器的工作原理
铁芯
2.变压器结构：
①铁芯由涂有绝缘漆的
硅钢片叠合而成
②线圈一般由高强度的
漆包线绕制，也称绕组
线圈
新课学习 变压器的工作原理
2.变压器结构：
①与电源相连的线圈称
为原线圈或初级线圈
②与负载相连的线圈称
D．320
1
由
2
=
1
得1
2
=ห้องสมุดไป่ตู้
2 1
=110
2
注意用电安全，不要随意靠近高压用电设
备，不触碰高压变压器。
认真学习，用
知识改变科技，
用科技改变生
活，为国家的

变压器的维护周期
维护周期根据变压器的类型、使用环境和负 荷情况等因素而定，一般而言，中小型变压 器每年至少应进行一次检查和维护。
06
高压变压器安全须知
高压变压器安全常识
变压器是利用电磁感应原理，将某一等级的交流电压和电流转换成同频率的另一等 级电压和电流的电力设备。
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯 （或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。
变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源 的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
高压变压器事故预防措施
1 防止变压器过载运行
在正常运行时，应使变压器承受的电流不超过额定值， 以防变压器过热而损坏绕组绝缘。
2 防止变压器铁芯绝缘老化损坏
在正常运行时，应使变压器承受的电流不超过额定值， 以防变压器过热而损坏绕组绝缘。
《高二物理变压器》ppt课 件
目录
• 变压器的基本概念 • 变压器的组成和工作过程 • 变压器的工作特性 • 变压器的应用 • 变压器的运行和维护 • 高压变压器安全须知
01
变压器的基本概念
变压器的定义
01
变压器是一种利用电磁感应原理 改变交流电压的设备。
02
它通常由两个或多个绕组组成， 一个绕组接电源，另一个绕组输 出电压。
3 防止变压器受潮
在正常运行时，应使变压器承受的电流不超过额定值， 以防变压器过热而损坏绕组绝缘。
4 防止变压器套管闪络及爆炸
在正常运行时，应使变压器承受的电流不超过额定值， 以防变压器过热而损坏绕组绝缘。
高压变压器安全操作规程
操作时应严格遵守操作规程，正 确使用电工工具，绝缘工具应放 在干燥、清洁的地方。

大型电力油浸变压器 (110 kV)
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变压器原、副线圈电流与匝数的关系
I1 n2
I2
n1
以上结论仅限于副线圈只有一个的情况，但
无论有几个副线圈，对理想变压器，P入＝P
出恒成立。
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变压器的分类
1.变压器按用途一般分为电 力变压器和特种变压器 两大类
• 电力变压器可分为: 升压 变压器、降压变压器、配 电变压器、联络变压器等
电力变压器外形
S9 型配电变压器（10 kV）
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高二物理（人教版2019）
选择性必修 第二 册
§3 变压器
第三章 交变电流
新课引入
生活中用电器的电压
充电电压5V
工作电压220V
工作电压6V
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而我们国家民用统一 供电电压是220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？
新课引入
新课讲授
思考与讨论： 受刚才实验的启发，你是否可以分析一下变压器实现变压的工作原
理呢？
U1
n1 n2
U2 R
新课讲授
一、变压器的原理
4.工作原理：
原线圈接 交流电
原线圈中的磁 场发生改变
在铁芯中产生变化 的磁通量
U1
n1 n2
U2 R
互感 现象
副线圈有 感应电流
副线圈产生感 应电动势
副线圈的磁通量 发生改变
列说法正确的是（ A ）
A．电流表的示数为 1 A B．原线圈的输入功率为 220 2W C．电压表的示数为110 2V D．副线圈输出交流电的周期为 50 s
课堂练习
【答案】A
【详解】C．原线圈中电压的有效值为
220
V，根据电压与匝数的关系
U1 U2
n1 n2
可得，副线圈中电压的
有效值为 110 V，则电压表的示数为 110 V，C 错误；
新课讲授
思考与讨论： 1.若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2=?
2.原、副线圈电压与什么因素有关系？我们是否可以大胆的猜测与交流 电压、原线圈匝数、副线圈匝数有关呢？
3.如果与上述因素有关，我们在实验是应该采用什么样的方法进行探究？
新课讲授
(1)实验数据：

1.变压器按用途一般分为电 力变压器和特种变压器 两大类
• 电力变压器可分为: 升压 变压器、降压变压器、配 电变压器、联络变压器等
电力变压器外形
变压器内部
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电源用变压器
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人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)
电源隔离变压器
人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)
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人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)
自耦调压器
人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)
人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT) 人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)
原、副线圈之间的电压关系
U1 U2
n1 n2
（1）n2＞n1 时，U2＞U1，称升压变压器 （2）n2＜n1 时，U2＜U1，称降压变压器
变压器原、副线圈电流与匝数的关系
I1 n 2
I2
n1
以上结论仅限于副线圈只有一个的情况，但
无论有几个副线圈，对理想变压器，P入＝P
出恒成立。
变压器的分类
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人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)
树脂浇注干式变压器
人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)
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人教版（2019） 高二物理 选择性第二册 第三章 第三节 变压器(共21张PPT)