3.3.2變壓器之理想變壓器的規(guī)律及其應用 課件高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

新課導入問題；生產(chǎn)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?第3節(jié)變壓器第2課時理想變壓器的規(guī)律及其應用學習任務一學習任務一理想變壓器的基本關(guān)系1、理想變壓器特點：（1）無銅損：原、副線圈不計內(nèi)阻，不產(chǎn)生熱量。（2）無鐵損：忽略鐵芯產(chǎn)生的熱量。（3）無磁損：變壓器鐵芯內(nèi)無漏磁，原、副線圈磁通量無差別。

實際變壓器（特別是大型變壓器）的效率都是比較高的，特別是電力設備中的巨大變壓器，在滿負荷工作時效率可以達到97%~99%，所以理論研究時我們把它當成100%（理想變壓器）是沒有問題的。理想變壓器——沒有能量損失的變壓器P入＝P出變壓器自身的能量損耗不計，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率。[模型建構(gòu)]

學習任務一學習任務一理想變壓器的基本關(guān)系[模型建構(gòu)]

理想變壓器

功率制約：P入=

P出原線圈電能全部轉(zhuǎn)化為副線圈電能電壓制約：線圈兩端電壓之比等于匝數(shù)之比“一原一副”的電流制約：

U1I1

=U2I2原副線圈的電流跟匝數(shù)成反比I1I2U2

n1n2RU1此式只適用于一個副線圈的變壓器學習任務一學習任務一理想變壓器的基本關(guān)系[模型建構(gòu)]

I2n2U2

I1n1U1I3n3U3

“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(shù)之比由

P入

=P出

得原線圈電能全部轉(zhuǎn)化為兩副線圈電能多副線圈的理想變壓器注意：（1）理想變壓器只傳輸能量，本身不是用電器。（2）變壓器只能改變交變電流，若初級線圈加直流電壓，則次級線圈輸出電壓為0.以上關(guān)系是有效值間的關(guān)系，對最大值也適用，但對某時刻的瞬時值其關(guān)系不成立?！镒⒁猓核膫€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(shù)比決定，與副線圈所接負載無關(guān)．(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．變壓器的應用變電站的大型變壓器小家電中的變壓器

實際應用中需要改變交流電壓的場合是很多的。大型發(fā)電機發(fā)出的交流，電壓為幾萬伏。而用電器使用電壓不一樣。由于有了變壓器，交流的電壓容易改變，所以交流得到了廣泛的應用。無線充電技術(shù)原理初級線圈次級線圈輸出感應電流輸入交流電手機開始充電時，底座同時亮起了一圈呼吸燈，互感。例1[2021·廣東卷]某同學設計了一個充電裝置,如圖所示.假設永磁鐵的往復運動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交流電,周期為0.2s,電壓最大值為0.05V.理想變壓器原線圈接螺線管,副線圈接充電電路,原、副線圈匝數(shù)比為1∶60.下列說法正確的是(

)A.交流電的頻率為10HzB.副線圈兩端電壓最大值為3VC.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關(guān)D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率學習任務一學習任務一理想變壓器的基本關(guān)系B

學習任務一

學習任務一B

學習任務一理想變壓器的基本關(guān)系式學習任務一基本關(guān)系功率關(guān)系根據(jù)能量守恒可得:原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率,即P入=P出電壓關(guān)系只有一個副線圈時:=有多個副線圈時:===…電流關(guān)系只有一個副線圈時:=有多個副線圈時:I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn頻率關(guān)系f1=f2(變壓器不改變交變電流的頻率)學習任務二學習任務二含理想變壓器電路的動態(tài)分析U1U2I2I1掌握電壓、電流、功率之間的關(guān)系①U1由電源決定②U2由U1和匝數(shù)比決定：③I2由U2和負載決定：④I1由I2和匝數(shù)比決定：⑤輸入功率P1由輸出功率P2決定：P1＝P2P1[科學思維]例2理想變壓器的原線圈連接電流表,副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過觸頭Q調(diào)節(jié),在副線圈輸出端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R,在原線圈上加一電壓為U的交流電,如圖所示.下列情況可能出現(xiàn)的是(

)A.若Q位置不變,將P向上滑動,U'變大B.若Q位置不變,將P向上滑動,電流表的讀數(shù)變大C.若P位置不變,將Q向上滑動,電流表的讀數(shù)變大D.若P位置不變,將Q向上滑動,變壓器的輸入功率不變學習任務二C學習任務二含理想變壓器電路的動態(tài)分析

學習任務二

學習任務二C

學習任務二含有變壓器的動態(tài)電路問題的解題思路學習任務二學習任務三幾種常見的變壓器學習任務三

例3

如圖所示,T1、T2是監(jiān)測交流高壓輸電參數(shù)的互感器,其中a、b是交流電壓表或交流電流表.若高壓輸電線間的電壓為220kV,T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100,交流電壓表的示數(shù)為100V,交流電流表的示數(shù)為1A,則(

)A.b是交流電壓表B.T2的原、副線圈匝數(shù)比為100∶1C.高壓線路輸送的電流為1AD.高壓線路輸送的電功率為220kWA[解析]

右側(cè)的互感器原線圈并聯(lián)在高壓線上,b是交流電壓表,選項A正確;高壓輸電線間的電壓為220kV,副線圈交流電壓表的示數(shù)為100V,根據(jù)變壓器變壓公式,T2的原、副線圈匝數(shù)比為2200∶1,選項B錯誤;T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶100,a是交流電流表,交流電流表的示數(shù)為1A,根據(jù)變壓器變流公式,高壓線路輸送的電流為100A,選項C錯誤;高壓線路輸送的電功率為P=UI=220kV×100A=22000kW,選項D錯誤.學習任務三

學習任務三D

學習任務三

學習任務三2.電壓互感器和電流互感器學習任務三

電壓互感器電流互感器示意圖原線圈的連接并聯(lián)在高壓電路中串聯(lián)在交流電路中副線圈的連接連接電壓表連接電流表作用將高電壓變?yōu)榈碗妷簩⒋箅娏髯優(yōu)樾‰娏骼玫墓?I1n1=I2n2課后習題1.變壓器為什么不能改變恒定電流的電壓？2.有些機床（圖3.3-6）為了安全，照明電燈用的電壓是36V，這個電壓是把380V的電壓降壓后得到的。如果變壓器的原線圈是1440匝，副線圈是多少匝？在某次實際工作時輸入電壓只有220V，則輸出電壓是多少？課后習題課后習題3.當變壓器的一個線圈的匝數(shù)已知時，可以用下面的方法測量其他線圈的匝數(shù)：把被測線圈作為原線圈，用匝數(shù)已知的線圈作為副線圈，通入交變電流，測出兩線圈的電壓，就可以求出被測線圈的匝數(shù)。已知副線圈有400匝，把原線圈接到220V的交流電路中，測得副線圈的電壓是55V，求原線圈的匝數(shù)。課后習題4.變壓器線圈中的電流越大，所用的導線應當越粗。街頭見到的變壓器是降壓變壓器，假設它只有一個原線圈和一個副線圈，哪個線圈應該使用較粗的導線？為什么？課后習題5.圖3