高中物理選修二演講者：曹雄3.3

變壓器目錄一、變壓器的原理二、實驗探究三、電壓與匝數(shù)的關(guān)系新課引入00街頭變壓器各式變壓器可拆式變壓器變電站的大型變壓器形形色色的變壓器變壓器是如何改變電壓的呢？【PART.01】一、變壓器的原理變壓器的構(gòu)造01閉合鐵芯：絕緣硅鋼片疊合而成原線圈（n1）：與電源相連稱初級線圈副線圈（n2）：與負載相連稱次級線圈可拆變壓器變壓器的示意圖及電路符號02副線圈原線圈U2

Rn1n2示意圖U1鐵芯n1n2n1n2無鐵芯有鐵芯電路符號變壓器的工作原理03原線圈接交流電原線圈中的磁場發(fā)生改變在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢副線圈的磁通量發(fā)生改變副線圈有感應(yīng)電流U2

RU1n1n2互感現(xiàn)象思考：若給原線圈接直流電壓U1，能否得到副線圈電壓U2?驗證變壓器工作原理04小實驗：嘗試“隔空”點亮小燈泡驗證變壓器工作原理04驗證變壓器工作原理04小實驗：嘗試“隔空”點亮小燈泡隨著副線圈匝數(shù)的減小

小燈泡越來越暗用電器兩端的電壓和線圈匝數(shù)有關(guān)【PART.02】二、實驗探究探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系01實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系實驗器材：兩只多用電表、學生電源(低壓交流電源)、開關(guān)、可拆變壓器、導線若干.原理如圖：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系01實驗過程1.連接好電路，將兩個多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù).2.接通學生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中.3.保持匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值.4.保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對應(yīng)的電壓值.實驗數(shù)據(jù)分析03以下是某個小組實驗數(shù)據(jù)：實驗次數(shù)原線圈匝數(shù)n1副線圈匝數(shù)n2原線圈電壓U1副線圈電壓U2n1/n2U1/U218004008V3.68V22.228001008V0.9V88.932001008V3.61V22.2414001008V0.5V1416從實驗數(shù)據(jù)來看，原副線圈電壓之比是否等于它們的匝數(shù)之比？實驗數(shù)據(jù)沒有嚴格遵從這樣的規(guī)律，是為什么？在誤差允許的范圍內(nèi)，原副線圈電壓之比是否等于它們的匝數(shù)。實驗數(shù)據(jù)分析03誤差分析：誤差產(chǎn)生原因：能量損耗①變壓器線圈通過電流時會發(fā)熱；②鐵芯在交變磁場的作用下也會發(fā)熱；③交變電流產(chǎn)生的磁場也不可能完全局限在鐵芯呢。理想變壓器04概念：沒有能量損耗的變壓器叫作理想變壓器.理想變壓器特點：1.無銅損：原、副線圈不計電阻，電流通過時不產(chǎn)生焦耳熱.2.無鐵損：不計閉合鐵芯中的渦流.3.無磁損：原、副線圈中的電流產(chǎn)生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內(nèi).【PART.03】三、電壓與匝數(shù)的關(guān)系一個副線圈的理想變壓器01I1I2U2

n1n2RU1理論探究：若無漏磁出現(xiàn)，則：原副線圈磁通量相同，磁通量的變化率相同理想變壓器的電流與匝數(shù)是否也存在某種關(guān)系？一個副線圈的理想變壓器01結(jié)論：理想變壓器的原副線圈的電流與匝數(shù)成反比I1I2U2

n1n2RU1上式只適用于一個副線圈的變壓器升壓必降流，升流必降壓升壓變壓器和降壓變壓器021.當n2

>n1時，U2

>U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器；2.當n2<n1時，U2

<U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫做降壓變壓器；U1ACU2n1n2U2ACU1n1n2升壓變壓器降壓變壓器互感器03互感器測高壓電電壓或電流的裝置高壓電特點：電壓極高，電流極高互感器03

A電流互感器電壓互感器V使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)電壓互感器03交流電壓表的有一定的量度范圍，不能直接并聯(lián)到高壓電測量其電壓值。那么如何用交流電壓表間接地測量出高壓電的電壓值？V地線火線n2n1U1U2電壓互感器電流互感器03交流電流表的有一定的量度范圍，不能直接串聯(lián)到在大電流電路中的電流值。那么如何用交流電流表間接地測量出大電流電路中的電流值？電流互感器地線火線

An2n1I2I1鉗形電流表是一種電流互感器互感器03如圖所示，L1和L2是輸電線，甲、乙是兩個互感器，通過觀測接在甲、乙中的電表讀數(shù)，可以間接得到輸電線兩端電壓和通過輸電線的電流.若已知圖中n1:n2=1000:1,n3:n4=1:100,電壓表示數(shù)為220V,電流表示數(shù)為IA,則下列判斷正確的是()A.甲是電壓互感器，輸電線兩端電壓是2.2×10?VB.乙是電壓互感器，輸電線兩端電壓是2.2×103VC.甲是電流互感器，通過輸電線的電流是100AD.乙是電流互感器，通過輸電線的電流是0.01AA自耦變壓器04如圖所示是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈。如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓。U2U1ABP自耦變壓器U1U2n1n2升壓變壓器n1n2U1U2降壓變壓器多個副線圈的理想變壓器05任意兩線圈兩端電壓之比等于匝數(shù)之比由

P入

=P出

得：I1U1=I2U2+I3U3+……，即，

I1n1=I2n2

+I3n3+……原線圈電能全部轉(zhuǎn)化為兩副線圈電能I2n2U2

I1n1U1I3n3U3

電流比跟匝數(shù)比不再有反比關(guān)系!變壓器的應(yīng)用06實際應(yīng)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，而遠距離輸電卻需要幾十萬伏以上的電壓。各種用電設(shè)備所需的電壓也不相同。電燈、電飯鍋、洗衣機等家用電器需要220V的電壓，機床上的照明燈需要36V或24V的安全電壓。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(yīng)用。無線充電技術(shù)07無線充電技術(shù)通過分別安裝在充電基座和接收能量的裝置上的線圈，利用