河北省邢台市高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器课件 新人教选修32

1、第第4 4节变压器节变压器变压器与分压器的比较 变压器和分压器都是用来改变电压的设备在改变电压时，它们既有相同点也有区别 1变压器的工作原理及用途 如右图所示，变压器的工作原理是当原线圈中有交变电流时，在铁芯中便产生交变磁通量，而交变磁通量又会在副线圈中产生感应电动势可见，变压器只能工作在交流电路中且其电压比等于匝数比同一个变压器既可以当升压变压器也可以当降压变压器使用，副线圈两端的电压可以比原线圈电压大、小或相等应当注意的是需要把电压升高时，就得使用升压变压器，分压器是无能为力的 2分压器的工作原理及用途 分压器的工作原理是利用串联电路的分压原理如右图所示它是滑动变阻器的分压接法，既可应用于

2、直流电路又可应用于交流电路1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连接，叫做_，也叫_；另一个线圈与负载连接，叫做_，也叫_2_是变压器工作的基础3原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的_，公式为_4_的变压器叫做理想变压器1原线圈初级线圈副线圈次级线圈2互感现象4没有能量损失3匝数之比 U1U2n1n2 一、变压器的构造和原理1变压器的构造如下图所示为变压器的结构图，原线圈接电源，副线圈接负载，两个线圈都绕在叠合而成的硅钢片上，硅钢片都涂有绝缘漆2变压器的工作原理变压器的变压原理是电磁感应当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁通

3、量，在原、副线圈中都要产生感应电动势如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势由于这种互相感应的互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈其能量转换方式为：原线圈电能磁场能副线圈电能注意：变压器是依据电磁感应工作的因此只能工作在交流电路中，如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不能引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用二、理想变压器的规律1理想变压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁；(2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热注意：因为理想变压器不计一切电磁能量损失，

4、因此，理想变压器的输入功率等于输出功率实际变压器(特别是大型变压器)一般都可以看成是理想变压器2电动势关系由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的 ，根据法拉第电磁感应定律有： 3电压关系由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1E1，副线圈两端的电压U2E2.4功率关系：对于理想变压器，不考虑能量的损失P入P出5电流关系：由功率关系，当只有一副线圈时，I1U1I2U2得I1n1I2n2即当有多个副线圈时：I1U1I2U2I3U3得I1nI2n2I3n3 一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100 的负载电阻，如下图所示 (1)当原线圈接在44

5、 V直流电源上时，电压表示数为_ V，电流表示数为_ A. (2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为_ V，电流表示数为_ A此时输入功率为_ W，变压器效率为_ 解析：(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零变式迁移变式迁移 让匝数为100的闭合矩形线圈绕某垂直磁场的转动轴在匀强磁场中匀速转动时，线圈内可产生如图甲所示的交流电两个相同的理想变压器原线圈串联后接在此交流电源上(如图乙所示)，在两个副线圈中分别接上电阻R1和R2，通过两电阻的电流分别为I1和I2，两电阻

6、上消耗的功率分别为P1和P2，R1和R2两端电压分别为U1和U2，则()解析：两个相同的变压器串联后，它们有两个铁芯，仍然是两个独立的变压器，只是说明原线圈中的电流是相同的，利用理想变压器的匝数比关系得In1I1n2，In1I2n2，所以I1I2，I1 I21 1，UIR，则U1 U2R1 R2，A对B错；根据PI2R可知，P1 P2R1 R2，C对D错，本题正确答案为AC.答案：AC AI1 I21 1，U1 U2R1 R2 BI1 I2R2 R1，U1 U21 1 CP1 P2R1 R2 DP1 P21 1三、几种常用的变压器1自耦变压器特点：只有一个线圈，三个抽头，可升压，也可降压2调压

7、变压器特点：属于自耦变压器但电压可连续调节3互感器分类：电压互感器(如下图左)和电流互感器(如下图右)(1)电压互感器：如上图左所示，原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表互感器将高电压变为低电压通过电压表测低电压，结合匝数比可计算出高压电路的电压(2)电流互感器：如上图右所示，原线圈串联在待测大电流电路中，副线圈接电流表互感器将大电流变成小电流，通过电流表测出小电流结合匝数比可计算出大电流电路的电流注意：电压互感器是降压变压器，据 为什么电流互感器如下图甲所示的副绕组不允许安装保险丝？为什么电压互感器的副线圈低压侧(乙图)要装保险丝？解析：用假设法判断，并结合电磁感应的知识分析，两种互感器的

8、构造的区别如果电流互感器在运行时副线圈断开，I20，则铁芯中的磁通量会急剧增加(因为原线圈中电流很大，在铁芯中产生的磁通量很大，正常运行时，I20，且n2n1，所I1产生的磁通量大部分被I2所产生的磁通量所抵消)，这将在副绕组两端感应出高压(可达103 V以上)，即使副绕组的一端接地，对人及仪表仍不安全因此，电流互感器副绕组决不允许断路，当然不允许安装保险丝电压互感器在运行时应严防短路，因短路时副线圈电路阻抗大大减小，会出现很大短路电流，使副线圈严重发热而烧毁，所以在电压互感器低压侧要装保险丝 1汽油机做功冲程开始时，汽缸中的汽油、空气混合气要靠火花塞点燃但是汽车蓄电池的电压只有12 V，不能

9、在火花塞中产生火花，为此设计了如下图所示的点火装置这个装置的核心是一个变压器它的初级线圈通过开关连到蓄电池上，次级线圈接到火花塞的两端，开关由机械进行自动控制，做功冲程开始时，开关由闭合变为断开，这样就能在火花塞中产生火花了，下列说法正确的是()基础巩固基础巩固A该设计方案不可行，因为蓄电池提供的是直流，变压器不能改变直流电压B该设计方案可行，因为变压器能将直流改变为交流C该设计方案可行，因为通过变压器初级线圈的是变化的电流，可以通过变压器发生互感现象D该变压器可以是升压变压器，也可以是降压变压器解析：本题容易误选A.要注意的是：变压器只能改变交流的原因是如果在原线圈上接恒定电压，则线圈的磁通量保持不变，从而不能产生感应电动势，副线圈中也就没有输出电压了在本装置中，开关的闭合、断开导致电流不断的变化，从而使得磁通量不断变化，能够使变压器工作答案：C 7一理想变压器原、副线圈的