介绍变压器的构造

1、1 1介绍变压器的构造介绍变压器的构造 : : 原线圈：跟电源相连，用绝缘线绕成的原线圈：跟电源相连，用绝缘线绕成的副线圈：跟负载相连，用绝缘线绕成的副线圈：跟负载相连，用绝缘线绕成的闭合铁芯闭合铁芯: :是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。防止涡流造成能量损失而成。防止涡流造成能量损失. .34121234铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈U1U2U2U12 2变压器的工作原理变压器的工作原理: :问题问题:如果在原线圈上接上恒定电压如果在原线圈上接上恒定电压,副线副线圈有无电流圈有无电流.为什么为什么?接交变电压呢接交变电压呢?问题：原、副线圈并没有直接连接，为问题

2、：原、副线圈并没有直接连接，为什么副线圈两端的电压表会有读数？什么副线圈两端的电压表会有读数？ (1)(1)套在变压器铁芯上的两只线圈起什么作用？套在变压器铁芯上的两只线圈起什么作用？讨论讨论:(2)根据分析，原、副线圈即使不套在闭合铁芯根据分析，原、副线圈即使不套在闭合铁芯上，它们之间仍然存在电磁感应关系，那么为上，它们之间仍然存在电磁感应关系，那么为什么说铁芯是变压器的必要组成部分？什么说铁芯是变压器的必要组成部分？ 没有铁芯但靠得很近的原、副线圈的确存在互没有铁芯但靠得很近的原、副线圈的确存在互感关系，但它传输电能的效率太差，因为大部感关系，但它传输电能的效率太差，因为大部分磁感线都流失

3、在线圈外，漏失的磁感线不会分磁感线都流失在线圈外，漏失的磁感线不会在原、副线圈之间起传输电能作用。而铁芯由在原、副线圈之间起传输电能作用。而铁芯由于被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯上，大于被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯上，大大增强了变压器传输电能的效率。大增强了变压器传输电能的效率。 原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都相同，由于原、通量和磁通量的变化时刻都相同，由于原、副线圈中有交变电流而发生了副线圈中有交变电流而发生了互感现象互感现象，使电能可以通过交变磁场从原线圈到达副使电能可以通过交变磁场从原线圈到达副线圈线圈 归纳归纳:（

4、1 1）原、副线圈之间的电压关系）原、副线圈之间的电压关系 :由于原、副线圈中的电流共同产生的磁通由于原、副线圈中的电流共同产生的磁通量相同，因而这两个线圈的每匝产生的感量相同，因而这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。应电动势相等。原、副线圈中产生感应电动势大小分别为原、副线圈中产生感应电动势大小分别为：tnE11tnE22由此得由此得:2121nnEE理想变压器的规律理想变压器的规律:根据自感现象，原线圈中感应电动势根据自感现象，原线圈中感应电动势E E1 1起阻碍电起阻碍电流变化的作用，跟加在原线圈两端电压流变化的作用，跟加在原线圈两端电压U U1 1的作用的作用相反，且电阻很小，则有相

5、反，且电阻很小，则有E E1 1U U1 1。副线圈相当于副线圈相当于一个电源一个电源，感应电动势，感应电动势E E2 2相当于电源的电动势，相当于电源的电动势，内阻很小，则有内阻很小，则有E E2 2U U2 2，所以得所以得:2121nnUU 若若: n: n2 2n n1 1 时，时，U U2 2U U1 1，称升压变压器，称升压变压器 若若: n: n2 2n n1 1 时，时，U U2 2U U1 1，称降压变压器，称降压变压器结论：理想变压器（结论：理想变压器（这种忽略原、这种忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器称为理想变压器失的变压器称为理想

6、变压器）的）的原副、线圈的两端电压之比等于原副、线圈的两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。这两个线圈的匝数比。从能量角从能量角度看，变压器不能产生电能，它度看，变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能只是通过交变磁场传输电能 大型变压器铁芯中漏磁可以忽略不计，电能大型变压器铁芯中漏磁可以忽略不计，电能没有通过电磁波辐射出去，铜导线绕成的线没有通过电磁波辐射出去，铜导线绕成的线圈电阻很小，不计导线上的热损，即无铜损。圈电阻很小，不计导线上的热损，即无铜损。硅钢片极薄，且彼此绝缘，由于电感产生的硅钢片极薄，且彼此绝缘，由于电感产生的涡流可忽略，即无铁损。所以大型变压器均涡流可忽略，即无铁损。

7、所以大型变压器均可认为是理想变压器，即无任何电能损失可认为是理想变压器，即无任何电能损失。 因此因此: P: P入入P P出出 （2 2）变压器原、副线圈功率的关系）变压器原、副线圈功率的关系: : 变压器变压器输入功率的大小随输出功率大小输入功率的大小随输出功率大小变化而变化变化而变化, ,副线圈消耗功率越大副线圈消耗功率越大, ,原线原线圈输入的功率就越大圈输入的功率就越大. .（3 3）变压器原、副线圈电流与匝数的关系）变压器原、副线圈电流与匝数的关系: :因为：因为：P P入入P P出出，即，即I I1 1U U1 1I I2 2U U2 2，而，而U U1 1/U/U2 2=n=n1

8、 1/n/n2 2所以所以:1221nnII提问：根据以上分析，请同学想想看提问：根据以上分析，请同学想想看, ,原、副原、副线圈的导线粗细为不什么不同？这样做有什线圈的导线粗细为不什么不同？这样做有什么好处？么好处？提问提问:你能直接看出哪是高压线圈你能直接看出哪是高压线圈?U U1 1,U,U2 2是原、副线圈两端的电压是原、副线圈两端的电压, ,不可习惯不可习惯地以为一定也是原副线圈上所接用电器地以为一定也是原副线圈上所接用电器两端的电压两端的电压 44问题讨论问题讨论:（1） U U1 1,U,U2 2是哪两端的电压？是哪两端的电压？UO U1 U2如图如图14-1714-17所示所示

9、, ,理想变压器初级线圈接一理想变压器初级线圈接一个灯泡个灯泡, ,次级线圈接次级线圈接3 3个相同的灯泡个相同的灯泡, ,均正常均正常发光发光, , 求变压器初、次级匝数之比和求变压器初、次级匝数之比和U U1 1、U U2 2之比之比U1 U2 (2)变压器能改变直流的电压吗？变压器能改变直流的电压吗？ 图中的图中的T T是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈绕是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈绕向如图所示，向如图所示，D D是理想二极管（有单向导电性）是理想二极管（有单向导电性）金属棒金属棒abab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里。若电流计

10、磁场方向垂直纸面向里。若电流计G G中有电流通中有电流通过，则过，则abab棒的运动可能是棒的运动可能是 A A向左匀速运动向左匀速运动 B B向右匀速运动向右匀速运动C C向左匀加速运动向左匀加速运动D D向右匀加速运动向右匀加速运动 E.变加速运动变加速运动结论结论: :变压器对恒定电流不能变压变压器对恒定电流不能变压, ,对直流对直流电也能变压。但是它只能使电流大小不断电也能变压。但是它只能使电流大小不断变化的直流电变压。变化的直流电变压。( (3)3)公式公式U U1 1U U2 2=n=n1 1n n2 2，对这样的变压器怎，对这样的变压器怎么适用吗？么适用吗？ 例：在绕制变压器时，

11、某人误将两个线圈例：在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图绕在图1313所示变压器铁芯的左右两个臂上。所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈中间的臂。已知线圈1 1、2 2的匝数之比的匝数之比n n1 1n n2 2=2:1=2:1。在不接负载的情况下。在不接负载的情况下 A A当线圈当线圈1 1输入电压输入电压220220伏时，线圈伏时，线圈2 2输出电压为输出电压为110110伏。伏。 B B当线圈当线圈1 1输入电压输入电压220220

12、伏时，线圈伏时，线圈2 2输出电压为输出电压为5555伏。伏。 C C当线圈当线圈2 2输入电压输入电压110110伏时，线圈伏时，线圈1 1输出电压输出电压220220伏。伏。 D D当线圈当线圈2 2输入电压输入电压110110伏时，线圈伏时，线圈1 1输出电压为输出电压为110110伏伏 (4)(4)如何计算用双线绕制的变压器的电压比？如何计算用双线绕制的变压器的电压比？ 例如图例如图1515所示，一理想变压器的原、副线圈分所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈别由双线圈abab和和cdcd（匝数都是（匝数都是n n1 1）、）、efef和和ghgh（匝数都是（匝数都是n n2 2）

13、组成，用）组成，用I I1 1和和U U1 1表示输入电流和表示输入电流和电压，电压，I I2 2和和U U2 2表示输出的电流和电压。在下列表示输出的电流和电压。在下列二种连接法中，电压和电流比为多少二种连接法中，电压和电流比为多少? ? (A (A）b b与与c c相连，以相连，以a a、d d为输为输入端；入端；f f与与g g相连，相连，e e、h h为输出为输出端端 （B B）a a与与c c相连，相连，b b与与d d相连作相连作为输入端；为输入端；f f与与g g相连，以相连，以e e、h h为输出端。为输出端。(5)若副线圈有多组线圈组成若副线圈有多组线圈组成,变压器规律怎样变

14、压器规律怎样A A、理想变压器电压跟匝数的关系、理想变压器电压跟匝数的关系： 332211nUnUnUC C、理想变压器电流跟匝数的关系：、理想变压器电流跟匝数的关系： B B、理想变压器功率的关系：、理想变压器功率的关系： P P入入P P出出 即：即：U1I1= U2I2+ U3I3n1I1=n2I2+ n3I35、变压器规律应用：、变压器规律应用：（6）副线圈的电流频率多大？）副线圈的电流频率多大？副线圈的电流频率与原线圈相同副线圈的电流频率与原线圈相同例例1 1：有一匝数比为：有一匝数比为10:110:1的变压器的变压器, ,当原线圈两端所加电压为图甲所示当原线圈两端所加电压为图甲所示

15、的规律变化时的规律变化时, ,试画出副线圈输出电试画出副线圈输出电压随时间变化图线。压随时间变化图线。20uab0T/2 T tucd0T/2 T t 2 2、如图如图1717所示，理想变压器的副线圈上所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡通过输电线接两个相同的灯泡L L1 1和和L L2 2，输，输电线的等效电阻为电线的等效电阻为R.R.开始时，电键开始时，电键K K断开，断开，当当K K接通时，以下说法中正确的是：接通时，以下说法中正确的是：A A副线圈两端副线圈两端M M、N N的输出电压减小。的输出电压减小。B B副线圈输电线等效电阻副线圈输电线等效电阻R R上的电压降增

16、大。上的电压降增大。C C通过灯泡通过灯泡L L1 1的电流减小。的电流减小。D D原线圈中的电流增大原线圈中的电流增大。 例例3 3、(2000(2000年北京、安徽春季高考题年北京、安徽春季高考题) )如如图图14-1514-15所示所示, ,理想变压器的原副线圈匝数理想变压器的原副线圈匝数之比之比n n1 1nn2 2=41=41原线圈回路中电阻原线圈回路中电阻A A与副与副线圈回路中负载电阻线圈回路中负载电阻B B相等相等.a.a、b b端加一定端加一定交流电压后交流电压后, ,两电阻消耗的电功率之比两电阻消耗的电功率之比P PA APPB B= = , ,两电阻两端电压之比两电阻两端

17、电压之比u uA AuuB B= = . .4.4.如图如图14-1814-18所示是一个理想变压器所示是一个理想变压器,K,K为为单刀双掷电键单刀双掷电键,P,P是滑动变阻器滑动触是滑动变阻器滑动触头头,U,U1 1为加在原线圈两端的电压为加在原线圈两端的电压,I,I1 1为原线为原线圈上的电流强度圈上的电流强度, ,则则( () ) A.A.保持保持U U1 1及及P P的位置不变的位置不变,K,K由由a a合在合在b b时时,I,I1 1将增大将增大 B.B.保持保持P P的位置及的位置及U U1 1不变不变,K,K由由b b合在合在a a时时,R,R消耗的功率减小消耗的功率减小 C.C

18、.保持保持U U1 1不变不变,K,K合在合在a a处处, ,使使P P上上滑滑I I1 1将将 D.D.保持保持P P的位置不变的位置不变,K,K合在合在a a时时, ,若若U U1 1增大增大,I,I1 1将增大将增大 如图所示如图所示M M为理想变压器为理想变压器. .电源电压不变电源电压不变. .当变阻器的滑动头当变阻器的滑动头P P向上移动时向上移动时, ,读数发读数发生变化的电表是生变化的电表是A AA A1 1 B BA A2 2 C CV V1 1 D D V V2 2如图所示，交流发电机电动势的有效值如图所示，交流发电机电动势的有效值=20V=20V，内阻不计，它通过一个，内阻不计，它通过一个R=6R=6的指的指示灯连接变压器。变压器输出端并联示灯连接变压器。变压器输出端并联2424只只彩色小灯泡，每只灯泡都是彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V 0.25W”6V 0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：（灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：（1 1）降压变压器初级、次级线圈匝数比；（降压变压器初级、次级线圈匝数比；（2 2）发电机的输出功率。发电机的输出功率。 如图示如图示, ,一个理想变压器一个理想变压器,O,O为副线圈的为副线圈的中心抽头中心抽头, ,电路中的两个电阻的大小相电路中的两个电阻的大小相同同, ,设开头设开头K K闭