粵教版3-2第二章交流電26變壓器

1、第二章第二章 交變電流交變電流用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓隨身聽隨身聽3V機床上的照明燈機床上的照明燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機充電器手機充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機顯像管黑白電視機顯像管12萬伏萬伏錄音機錄音機6V 9V 12V彩色電視機顯像管彩色電視機顯像管34萬伏萬伏 在在需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。街頭變壓器街頭變壓器各式變壓器各式變壓器可拆式變壓器可拆式變壓器變電站的大型變壓器變電站的大型變壓器單擊畫面觀看錄像變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器鐵芯不是采用一

2、整塊鐵芯，變壓器鐵芯不是采用一整塊鐵芯，而是用薄硅鋼片疊壓而成的。這樣而是用薄硅鋼片疊壓而成的。這樣做的目的是為了增大鐵芯中的電阻，做的目的是為了增大鐵芯中的電阻，減小鐵芯中的渦流，提高變壓器的減小鐵芯中的渦流，提高變壓器的效率，采用一整塊鐵芯，產(chǎn)生渦流效率，采用一整塊鐵芯，產(chǎn)生渦流,燒毀繞組，使變壓器無法工作。燒毀繞組，使變壓器無法工作。 2.2.示意圖示意圖3.3.電路圖中符號電路圖中符號鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣n1n21.1.構(gòu)造：構(gòu)造：（1 1）鐵芯）鐵芯 （2 2）原線圈）原線圈( (初級線圈初級線圈) )（3 3）副線圈）副線圈( (次級線圈次級線圈) ) 把兩個沒有導(dǎo)

3、線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈一個線圈連到交流電源連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡的兩端，另一個線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說出你的道理。上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說出你的道理。新知初探新知初探自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、認(rèn)識變壓器一、認(rèn)識變壓器 實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：如圖所示，把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在如圖所示，把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈連到學(xué)生電源的兩個交流接線同一個閉合鐵芯上，一個線圈連到學(xué)生電源的兩個交流接線柱，另一個線圈連到小燈泡上，燈泡柱，另一個線圈連到小燈泡上，燈泡_發(fā)光發(fā)光能能問題：問題：

4、小燈泡未與電源直接相連，為什么發(fā)光了小燈泡未與電源直接相連，為什么發(fā)光了呢？你認(rèn)為變壓器的工作原理是什么？呢？你認(rèn)為變壓器的工作原理是什么？變壓器的原理變壓器的原理 由于這種互相感應(yīng)的互感現(xiàn)象，原、副線圈雖然不相連，由于這種互相感應(yīng)的互感現(xiàn)象，原、副線圈雖然不相連，電能卻可以通過磁場從原線圈傳遞到副線圈，其能量轉(zhuǎn)換方電能卻可以通過磁場從原線圈傳遞到副線圈，其能量轉(zhuǎn)換方式為：式為： 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了： 電能電能 磁場能磁場能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(U1、I1) (變化的磁場變化的磁場) ( U2、I2)思考：思考：若給原線圈接直流電壓若給

5、原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓副線圈電壓U2?=0例例1 (雙選雙選)關(guān)于變壓器的工作原理，以下說法正確的是關(guān)于變壓器的工作原理，以下說法正確的是A.通以正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變通以正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B.穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等C.穿過副線圈的磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢穿過副線圈的磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢D.原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈中原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈中【關(guān)鍵提醒】【關(guān)鍵提醒】解答本題時應(yīng)把握以下兩點：解答本題時應(yīng)把握以下兩點：(1)變壓器的構(gòu)造是原、副線圈繞

6、在同一鐵芯上變壓器的構(gòu)造是原、副線圈繞在同一鐵芯上(2)變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象BC跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1(雙選雙選)(2013河源高二檢測河源高二檢測)變壓器原、副線圈變壓器原、副線圈中一定相同的物理量有中一定相同的物理量有()A交流電的頻率交流電的頻率B磁通量的變化率磁通量的變化率C交流電的峰值交流電的峰值 D交流電的有效值交流電的有效值解析：變壓器的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，改變的是電解析：變壓器的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，改變的是電壓、電流，而原、副線圈上交流電的頻率不變，壓、電流，而原、副線圈上交流電的頻率不變，A對在同對在同一鐵芯上，磁通量相同，磁通量的變化率相同，故一

7、鐵芯上，磁通量相同，磁通量的變化率相同，故B對，對，C、D錯錯AB實驗：實驗：探究變壓器線圈兩端電探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系壓與匝數(shù)的關(guān)系 猜想猜想：交流電壓、原線圈匝數(shù)、副線圈匝數(shù)交流電壓、原線圈匝數(shù)、副線圈匝數(shù)方法：方法：控制變量法單擊畫面觀看錄像實驗過程實驗過程演示實驗演示實驗1.改變副線圈的匝數(shù)，觀察小燈泡的亮度的變化改變副線圈的匝數(shù)，觀察小燈泡的亮度的變化2.保持副線圈的匝數(shù)不變，逐漸增加保持副線圈的匝數(shù)不變，逐漸增加原線圈的匝數(shù)，觀察小燈泡的亮度原線圈的匝數(shù)，觀察小燈泡的亮度的變化的變化如何利用小燈泡定性判斷如何利用小燈泡定性判斷變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系變壓器線圈兩

8、端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系N2A N1 100200400 100 暗暗 比較亮比較亮 亮亮 200 比較暗比較暗 暗暗 比較亮比較亮 400 很暗很暗 比較暗比較暗 暗暗如何利用小燈泡定性判斷如何利用小燈泡定性判斷變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格處理（記錄：數(shù)據(jù)記錄表格處理（記錄：A -副線圈兩端小燈泡的亮暗情況，副線圈兩端小燈泡的亮暗情況， N1-原線圈匝數(shù)，原線圈匝數(shù)， N2-副線圈匝數(shù)）副線圈匝數(shù)）N2A 結(jié)論：當(dāng)原線圈匝數(shù)不變時，副線圈的匝數(shù)越結(jié)論：當(dāng)原線圈匝數(shù)不變時，副線圈的匝數(shù)越多小燈泡越亮，表明其兩端的電壓越大；當(dāng)副線圈多小燈泡越亮，表明其

9、兩端的電壓越大；當(dāng)副線圈的匝數(shù)不變時，原線圈的匝數(shù)越多小燈泡越暗，表的匝數(shù)不變時，原線圈的匝數(shù)越多小燈泡越暗，表明其副線圈的電壓越小。明其副線圈的電壓越小。定性判斷變壓器線圈兩端的定性判斷變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系電壓與匝數(shù)的關(guān)系 利用多用電表定量判斷變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系利用多用電表定量判斷變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系 數(shù)據(jù)表格處理（記錄原、副線圈的匝數(shù)數(shù)據(jù)表格處理（記錄原、副線圈的匝數(shù)N1、N2以及原、副線圈兩端的電壓以及原、副線圈兩端的電壓U1、U2）原線圈匝原線圈匝數(shù)數(shù)N1（匝）（匝）100200400800副線圈匝副線圈匝數(shù)數(shù)N2（匝）（匝）80040020010

10、0原線圈兩原線圈兩端的電壓端的電壓U1（V）0.964.97.915.8原線圈兩原線圈兩端的電壓端的電壓U2（V）7.99.83.81.94N1/N21/81/228U1/U21/81/228 在誤差允許的在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器線范圍內(nèi)，變壓器線圈兩端的電壓與匝圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比。數(shù)成正比。 數(shù)學(xué)表達式：數(shù)學(xué)表達式： U1/U2=N1/N2實驗結(jié)論實驗結(jié)論誤差允許范圍內(nèi)誤差允許范圍內(nèi)2121nnUU 單擊畫面觀看錄像演示：演示：將可拆變壓器的鐵芯由不閉合到閉合，觀將可拆變壓器的鐵芯由不閉合到閉合，觀察接在副線圈兩端的小燈泡亮度變化察接在副線圈兩端的小燈泡亮度變化。演示實驗演示實驗分析

11、：分析：若無鐵芯或鐵芯不閉合，原若無鐵芯或鐵芯不閉合，原線圈中的磁通量只有一小部分貫穿線圈中的磁通量只有一小部分貫穿副線圏，大部分漏失在外。有了閉副線圏，大部分漏失在外。有了閉合鐵芯，由于鐵芯被磁化，絕大部合鐵芯，由于鐵芯被磁化，絕大部分磁通量集中在鐵芯內(nèi)部，貫穿副分磁通量集中在鐵芯內(nèi)部，貫穿副線圈，大大增強了變壓器傳輸電能線圈，大大增強了變壓器傳輸電能的作用。變壓器中能量轉(zhuǎn)換的過程的作用。變壓器中能量轉(zhuǎn)換的過程是：電能是：電能磁能磁能電能。鐵芯起到電能。鐵芯起到了了能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換的作用。的作用。 請應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)請應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)理想變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)理

12、想變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。的關(guān)系。理論推導(dǎo)（2）變壓器的工作原理E1=n1(/t) E2=n2(/t） E1/ E2= n1/ n2 由于原、副線圈的電阻都由于原、副線圈的電阻都 很小，所以，很小，所以， U1= E1，U2= E2 故：故：U1/ U2= n1/ n2 n2U2E2n1U1E11、n2 n1 U2U1升壓升壓變壓器變壓器2、n2 n1 U2 U1降壓降壓變壓器變壓器2121nnUU 實驗和理論分析都表明：理想實驗和理論分析都表明：理想變壓器原、副線圈的變壓器原、副線圈的電壓電壓跟它們的跟它們的匝數(shù)匝數(shù)成成正比。正比。理想變壓器輸入功率等于輸出功率理想變壓器輸入功率

13、等于輸出功率即即: : 121221nnUUII理想變壓器原、副線圈的理想變壓器原、副線圈的電流電流跟它跟它們的們的匝數(shù)匝數(shù)成成反比反比思考：思考： 1 1、實際的變壓器在運行時，哪些地方有、實際的變壓器在運行時，哪些地方有能量損耗呢？能量損耗呢？ 2 2、為什么鐵芯是閉合的？在變壓器通過、為什么鐵芯是閉合的？在變壓器通過交變磁場傳輸電能的過程中，閉合鐵芯起交變磁場傳輸電能的過程中，閉合鐵芯起什么作用？什么作用？三、理想變壓器原、副線圈中的電流三、理想變壓器原、副線圈中的電流自研教材自研教材1銅損和鐵損銅損和鐵損(1)銅損：變壓器的線圈有銅損：變壓器的線圈有_,電流通過時要生熱，損耗一電流通過

14、時要生熱，損耗一部分能量，這種損耗叫做銅損部分能量，這種損耗叫做銅損(2)鐵損：鐵芯在交變磁場中反復(fù)磁化，也要損耗一部分能量鐵損：鐵芯在交變磁場中反復(fù)磁化，也要損耗一部分能量使使_發(fā)熱，這種損耗叫做鐵損發(fā)熱，這種損耗叫做鐵損2理想變壓器的規(guī)律理想變壓器的規(guī)律(1)電壓關(guān)系電壓關(guān)系:_.(2)電流關(guān)系電流關(guān)系:_(適用于只有一個副線圈的變壓器適用于只有一個副線圈的變壓器).(3)功率關(guān)系：輸入功率功率關(guān)系：輸入功率_輸出功率輸出功率電阻電阻鐵芯鐵芯等于等于無磁損無磁損無銅損無銅損無鐵損無鐵損特點沒有能量損失的變壓器沒有能量損失的變壓器 實際上變壓器的效率都是比較高的，特別是實際上變壓器的效率都是

15、比較高的，特別是電力設(shè)備中的巨大變壓器，在滿負(fù)荷工作時效電力設(shè)備中的巨大變壓器，在滿負(fù)荷工作時效率可以達到率可以達到97%97%99%99%，所以理論研究時我們把，所以理論研究時我們把它當(dāng)成它當(dāng)成100%100%（理想變壓器）是沒有問題的。（理想變壓器）是沒有問題的。 理想變壓器也是一個理想化模型。例例2C【答案】【答案】C跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2(雙選雙選)(2011高考廣東卷高考廣東卷)如圖甲左側(cè)調(diào)壓裝置如圖甲左側(cè)調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R55 ，A 、V為理想電為理想電流表和電壓表，若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，流表和電壓表，若原線圈接入如圖乙所

16、示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為電壓表的示數(shù)為110 V，下列表述正確的是，下列表述正確的是()A電流表的示數(shù)為電流表的示數(shù)為2 AB原、副線圈匝數(shù)比為原、副線圈匝數(shù)比為12C電壓表的示數(shù)為電壓的有效值電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D原線圈中交變電壓的頻率為原線圈中交變電壓的頻率為100 HzAC3 3、變壓器線圈中的電流越大，所用的導(dǎo)線、變壓器線圈中的電流越大，所用的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)越粗。街頭見到的變壓器是降壓變壓器，應(yīng)當(dāng)越粗。街頭見到的變壓器是降壓變壓器，假設(shè)它只有一個原線圈和一個副線圈，哪個假設(shè)它只有一個原線圈和一個副線圈，哪個線圈應(yīng)該使用較粗的導(dǎo)線？為什么？線圈應(yīng)該使用較粗的導(dǎo)線？為什么？一、變壓

17、器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造 1 1示意圖示意圖 2 2符號符號二、變壓器的工作原理：二、變壓器的工作原理： 1 1、互感互感現(xiàn)象：變壓器只能改變現(xiàn)象：變壓器只能改變交流電交流電的電壓和電流的電壓和電流 2 2、能量轉(zhuǎn)化：電能、能量轉(zhuǎn)化：電能磁場能磁場能電能電能 3 3、理想變壓器：理想變壓器：三、理想變壓器的三、理想變壓器的變壓變壓、變流變流規(guī)律：規(guī)律：5.4 變壓器 小結(jié)2121nnUU1221nnIIP入入P出出1.自耦變壓器是輸出和輸入共用一組線圈的特殊變壓器.升壓和降壓用不同的抽頭來實現(xiàn).比共用線圈少的部分抽頭電壓就降低.比共用線圈多的部分抽頭電壓就升高. 2.其實原理和普通變壓器一樣的，只不過他的原線圈就是它的副線圈一般的變壓器是左邊一個原線圈通過電磁感應(yīng)，使右邊的副線圈產(chǎn)生電壓，自耦變壓器是自己影