高中物理 变压器教案 新人教版选修3

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1、2014年高中物理变压器教案新人教版选修3Ⅰ.变压器的构造和原理（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。一个线圈与交流电源相连，叫做原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫做副线圈，也叫次级线圈。两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。（2）工作原理互感现象是变压器工作的基础（工作原理是法拉第电磁感应定律）。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个

2、线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流。在输入电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样，变压器由此得名。由于互感现象．才使得原、副线圈虽不相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈。铁芯的作用：原线圈电流产生的磁场被铁芯约束在铁芯内，忽略漏磁，认为通过原线圈和副线圈的磁通量总相等Ⅱ.理想变压器的规律（1）理想变压器的特点：忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，磁通量全部集中在铁芯内，称为理想变压器。理想变压器的输入功率等于输出功率。即P1＝P2。（2）理想变

3、压器电压和匝数的关系由于没有漏磁，所以穿过原线圈和副线圈的磁通量总相等，所以在△t时间内，原、副线圈的磁通量的变化量△φ也相同。根据法拉第电磁感应定律知，原、副线圈产生的感应电动势E1、E2分别为：和由于不计原、副线圈内阻，线圈两端的电压等于各自的电动势。即：U1=E1；U2=E2所以：变形为：从上面的式子可以看出副线圈的输出电压U2原线圈的输入电压U1和原、副线圈的匝数n1、n2共同决定，当原线圈的输入电压U1为定值时，改变原、副线圈的匝数n1和n2，就可以改变副线圈的输出电压U2的数值了。变

4、压器的名称就是如此得来的。变压器不能改变恒定电流的电压。（思考：为什么？）例1：如图所示的理想变压器原线圈的电压是11V，匝数是40匝，欲使副线圈得到220V的电压，则副线圈的匝数是多少？说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有=……。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压

5、即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。（3）理想变压器电流跟匝数的关系因为理想变压器的输入功率等于输出功率。即P1＝P2。所以U1I1=U2I2，即I1/I2=n2/n1（适用于只有一个副线圈的变压器）说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1=U2I2+U3I3+U4I4+……再根据U2=U1U3=U1U4=U4……可得出：n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+……例2：如图

6、所示电路中要使电流表读数变大，可采用的方法有（）A.将R上的滑片向上移动.B.将R上的滑片向下移动.C.将电键S由1掷向2D.将电键S由1掷向3Ⅲ.需明确的几个物理量（1）因为变压器是由互感现象设计的，所以变压器能改变交流电压，不能改变恒定电压。（2）变压器输出电压和输入电压的频率相等，由发电机转子的转动频率决定。Ⅳ.变压器的动态分析1.匝数比不变的情况:如右图所示(1)U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2都不变.(2)当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电

7、流I2决定输入电流I1，故I1发生变化.(3)I2变化引起P2变化，P1=P2，故P1发生变化.2.负载电阻不变的情况:如右图所示(1)U1不变，n1和n2发生变化，故U2变化.(2)R不变，U2改变，故I2发生变化.(3)根据P2=U22/R，P2发生变化，再根据P1=P2，故P1变化，P1=U1I1，U1不变，故I1发生变化.3.分析动态问题的程序:例3：如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表V和电流表A均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端

8、加上交变电压，其瞬时值表达式u1=311sin100πtV，则()A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22VB.当t=1/600s时，c、d间的电压瞬时值为110VC.单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D.当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小Ⅴ.自我检测1.如图所示的理想变压器供电线路中，若将开关S闭合，电流表A1的示数将_______，电流表A2的示数将_______，电流表A3的示数将_______，电压表V1的示数