第3節(jié)

變壓器第三章交變電流生產(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1.知道變壓器的構(gòu)造及理解變壓器的工作原理、變壓器的匝數(shù)與線圈兩端的電壓的關(guān)系;2.會推導(dǎo)變壓器的匝數(shù)與線圈電流的關(guān)系，會用能量的觀點(diǎn)理解變壓器的工作原理。3.通過探究原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，知道理想變壓器是忽略了能量損失的一種理想模型。知識點(diǎn)一：變壓器的原理1.變壓器的構(gòu)造變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。2.原線圈和副線圈U2原線圈副線圈鐵芯ACU1n1n2n1n2U1U2（1）原線圈：一個線圈與交流電源連接，叫作原線圈，也叫初級線圈；其匝數(shù)用n1表示，兩端的電壓叫變壓器的輸入電壓U1。（2）副線圈：另一個線圈與負(fù)載連接，叫作副線圈，也叫次級線圈。其匝數(shù)用n2表示，兩端的電壓叫變壓器的輸出電壓U2。輸入電壓輸出電壓3.變壓器的工作原理（1）原線圈內(nèi)通直流電，副線圈內(nèi)無感應(yīng)電流。（2）原線圈內(nèi)通交流電，副線圈內(nèi)有感應(yīng)電流。U2原線圈副線圈鐵芯ACU1n1n2（3）變壓器的工作原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，在原線圈兩端接交流電壓，線圈中形成交變電流，產(chǎn)生變化的磁場。變化的磁場經(jīng)閉合鐵芯穿過原線圈的同時(shí)也穿過副線圈，形成一個閉合的磁路，變化的磁場使副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)思路（1）觀察可拆變壓器零部件兩個線圈都是用絕緣導(dǎo)線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。變壓器鐵芯線圈變壓器鐵芯線圈螺絲可拆變壓器結(jié)構(gòu)視頻（2）利用教學(xué)用的可拆變壓器進(jìn)行探究。可拆變壓器能方便地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈。運(yùn)用控制變量法，保持原線圈電壓U1和匝數(shù)n1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2。組裝后的變壓器2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）把原線圈連接學(xué)生電源的交流輸出端電壓12V，副線圈連接小燈泡的兩端。（2）保持原線圈的匝數(shù)200匝不變，讓副線圈的匝數(shù)分別為100匝和400匝，測量小燈泡兩端的電壓。（3）保持副線圈的匝數(shù)100匝不變，讓原線圈分別為800匝和1400匝，測量小燈泡兩端的電壓。（4）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。3.注意事項(xiàng)（1）要用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V，即使這樣，通電時(shí)也不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱。（2）為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時(shí)，先用最大量程擋試測。（3）連接電路后要由同組的幾位同學(xué)分別獨(dú)立檢查，并經(jīng)過確認(rèn)。只有這時(shí)才能接通電源。U1/V原線圈n1/匝副線圈n2/匝U2/VU1/U2n1/n2122001005.840023.412128001001.221214000.844.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)原、副線圈的電壓之比，等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即：2.0680.5139.8314.2820.5814思考討論：為什么數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)格遵從原、副線圈上的電壓之比等于它們的匝數(shù)之比這樣的規(guī)律呢？變壓器工作時(shí)有能量損失。①銅損：變壓器線圈通過電流時(shí)會發(fā)熱；②鐵損：鐵芯在交變磁場的作用下會發(fā)熱即：渦流現(xiàn)象發(fā)熱；③漏損：交變電流產(chǎn)生的磁場也不可能完全局限在鐵芯內(nèi)即：漏磁損失能量。知識點(diǎn)二：理想變壓器的變壓規(guī)律和變流規(guī)律1.理想變壓器有些變壓器的能量損失很小，可以忽略。我們把沒有能量損失的變壓器叫作理想變壓器。理想變壓器也是一個理想化模型。2.電壓與匝數(shù)關(guān)系（1）實(shí)驗(yàn)和理論分析都表明，理想變壓器原、副線圈的電壓之比，等于原、副線圈的匝數(shù)之比。（2）若有一個副線圈時(shí)n1n2U1U2（3）若有多個副線圈時(shí)n1U1n2U2n3U3n4U4

3.升壓變壓器和降壓變壓器①當(dāng)n2

>n1時(shí)，U2

>U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器；②當(dāng)n2<n1時(shí)，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思考討論：你能利用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出理想變壓器原、副線圈中電壓大小與它們的線圈匝數(shù)之間的關(guān)系嗎？U2ACU1n1n2由于為理想變壓器，所以為穿過原、副線圈磁通量相同，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:不考慮原副線圈的內(nèi)阻則：U1=E1，U2=E2所以，4.理想變壓器的變流規(guī)律（1）理想變壓器的變流規(guī)律由理想變壓器輸入功率等于輸出功率：P入=P出

得：U1I1=U2I2

——電流關(guān)系對于只有一個副線圈的理想變壓器，電流和匝數(shù)成反比。注意：①電流關(guān)系只適用于有一個副線圈的變壓器，若為多個副線圈的變壓器，電流和匝數(shù)的關(guān)系要從P入=P出

導(dǎo)出。I1U1=I2U2+I3U3+……，可得，I1n1=I2n2

+I3n3+……②對于只有一個副線圈的理想變壓器，電流和匝數(shù)成反比。因此，變壓器中高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應(yīng)用較粗的導(dǎo)線繞制。5.變壓器的應(yīng)用實(shí)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(jī)發(fā)出的交流，電壓為幾萬伏，而遠(yuǎn)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(jī)等家用電器需要220V的電壓，機(jī)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。思考與討論:我們知道導(dǎo)線可以輸送電能，變壓器上的原、副線圈之間并沒有導(dǎo)線直接連接，卻將電能從原線圈的電路輸送到副線圈的電路。在變壓器中能量是如何轉(zhuǎn)化的？在原線圈上由變化的電流激發(fā)了一個變化的磁場，即電場的能量轉(zhuǎn)變成磁場的能量；通過鐵芯使這個變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，于是在副線圈上產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁場的能量轉(zhuǎn)化成了電場的能量，實(shí)現(xiàn)了電能→磁場能→電能的轉(zhuǎn)變。無線充電技術(shù)科學(xué)漫步對移動進(jìn)行無線充電無線充電技術(shù)通過分別安裝在充電基座和接收能量的裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。如果移動中有無線充電裝置，那么把移動直接放在充電基座上就可以充電。無線充電接收器中的線圈對于一個沒有無線充電功能的移動，也可以通過在移動端連接一個無線充電接收器，將接收器放在無線充電基座上來進(jìn)行充電。打開無線充電接收器，就可以看到其內(nèi)部有一個接收線圈。1.如圖所示，P是電壓互感器，Q是電流互感器，如果兩個互感器的變壓比和變流比都是50，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為3A，則輸電線路中的電壓和電流分別是(

)A．11000V,150A B．1100V,15AC．4.4V,16.7A D．4.4V,0.06A練一練A2.如圖所示的電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A，電流表A2的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是(

)A．電壓表V1示數(shù)增大B．電壓表V2、V3示數(shù)均增大C．該變壓器起升壓作用D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動D3.如圖所示，一理想變壓器的原線圈接在電壓為220V的正弦交流電源上，副線圈通過電流表與一阻值為40V的電阻連接。已知理想電流表的示數(shù)為1.1A，則下列說法正確的是（）A．變壓器的輸