变压器(专业经典)

1、5.4 变压器高二物理组用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V36V扫描仪扫描仪12V12V防身器防身器3000V3000V手机充手机充电器电器4.2V 4.4V 5.3V4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显黑白电视机显像管像管一万五千多伏左一万五千多伏左右右录音机录音机6V 9V 12V6V 9V 12V彩色电视机显彩色电视机显像管像管两万五千伏左右两万五千伏左右 但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？ 几种常见的变压器一、变压器的一、变压器的构

2、造构造1.1.示意图示意图 U U1 1U U2 2 n n1 1n n2 2原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝（绝缘硅钢片叠合而成）缘硅钢片叠合而成）（2 2）原线圈（初级线）原线圈（初级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副线圈（次级线）副线圈（次级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n2 2表示表示（4 4）输入电压：）输入电压：U U1 1; ; 输出电压：输出电压：U U2 2. .3.3.电路图中符号电路图中符号n n1 1n n2 2问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？问题：变压器副线圈和原线圈电路是否

3、相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈圈接交变电压接交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎是怎样产生的？样产生的？铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U U1 1U U2 2 n n1 1n n2 2二、变压器的工作二、变压器的工作原理原理 -互感现象互感现象 变压器通过闭合变压器通过闭合铁芯，利用互感现象铁芯，利用互感现象实现了实现了电能电能（U U1 1、I I1 1）到到磁场能磁场能（变化的磁（变化的磁场）再到场）再到电能电能（ U U2 2、I I2 2）转化。）转化。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U U1 1U

4、U2 2n n1 1n n2 2思考：若给原线圈接直流电压思考：若给原线圈接直流电压U U1 1， 副线圈电压副线圈电压U U2 2 ？U U2 20 0理想变压器 如果在能量转化的过程中能量损失很小，如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。压器。这是物理学中又一种理想化模型。无铜损、磁损、铁损无铜损、磁损、铁损1 1、原副线圈没有电阻；、原副线圈没有电阻；2 2、无磁通量漏失；、无磁通量漏失；3 3、铁芯不发热

5、。、铁芯不发热。三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U1 1U U2 2原、副线圈中产生的感应原、副线圈中产生的感应电动势分别是：电动势分别是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t t若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有 U U1 1= =E E1 1 U U2 2= =E E2 2 2121nnUU2121nnEE 理想变压器原副线圈的端电压之比等理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比于这两个线圈的匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1

6、-升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器2121nnUU四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即: : U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P P出出= = P P入入121221nnUUII2 2、理想变压器原副线圈的、理想变压器原副线圈的电流电流跟它们的跟它们的匝数匝数成成反比反比此公式只适用于此公式只适用于一个副线圈一个副线圈的变压器的变压器1221nnII五、几种常用变压器五、几种常用变压器1.1.自耦变压器自耦变压器U U2 2

7、U U1 1A AB BP PU U1 1U U2 2n n1 1n n2 2升压变压器升压变压器n n1 1n n2 2U U1 1U U2 2降压变压器降压变压器问题：有没有只用一组线圈来实现变压的问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？变压器？ 自耦变压器的自耦变压器的原副线圈共用一个原副线圈共用一个线圈线圈2.2.互感器互感器 A A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V V 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路并联，原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路串联，原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数匝数少于副线圈匝数（

8、为了安全，互感器的铁壳和副线圈应该接地。）（为了安全，互感器的铁壳和副线圈应该接地。）一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2电路图中符号电路图中符号 3 3构造：构造：二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理： 1 1、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生 的互相感应现象的互相感应现象 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器理想变压器 P P入入P P出出三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律 U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2四、理想变压器的变流规律

9、：四、理想变压器的变流规律： I I1 1/I/I2 2=n=n2 2/n/n1 1 五、常用变压器五、常用变压器小结小结练练1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则，则电流表电流表A A2 2的示数为的示数为 （ ）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关B B1801803 3 A A练练2 2、一

10、理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在电压接在电压220V220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对1111只并只并联的联的“36V36V，60w”60w”的灯泡供电时，灯泡正常的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数发光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通，通过原线圈的电流过原线圈的电流 I I1 1 =_ =_。A AV VR R1 1R R2 2S SA A. U . U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大C C. U . U 减小、减小、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小D D. U .

11、 U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 不变不变B B. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大练练3 3、 如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。变压后接用电器，线路电阻不计。S S原来闭合，原来闭合，且且R R1 1=R=R2 2，现将现将S S断开，那么交流电压表的示数断开，那么交流电压表的示数U U、交流电流表的示数交流电流表的示数I I 和用电器上和用电器上R R1 1的功率的功率P P1 1将分将分别是：（别是：（ ） D DU U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n

12、 n2 2U U2 2R R变压器输入输出电压、电流、功率大小之变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系间的因果关系 1.1.输入功率输入功率P P1 1由输出功率由输出功率P P2 2决定；决定； P P1 1P P2 22.U2.U1 1由电源决定；由电源决定；3.U3.U2 2由由U U1 1和匝数比决定；和匝数比决定； U U2 2n n2 2/n/n1 1UU1 14.I4.I2 2由由U U2 2和负载决定；和负载决定； I I2 2U U2 2R R5.I5.I1 1由由I I2 2和匝数比决定；和匝数比决定； I I1 1n n2 2/n/n1 1II2 2六、有多个副

13、线圈的理想变压器的问题六、有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为线圈匝数为n n1 1，两个副线圈的匝数分别为，两个副线圈的匝数分别为n n2 2和和n n3 3，相应的电压分别为相应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流分别，相应的电流分别为为I I1 1、I I2 2和和I I3 3，根据变压器的工作原理可得：，根据变压器的工作原理可得： 11221UnUn 11332UnUn12由（ ）（ ）式得：2233U(3)UnnPP入出根据得112233I UI UI U -4（ ）134将（

14、 ）（ ）式代入（ ）式得3112223222I UnnI UI Unn1 12233I nI nI n练练4 4、一台理想变压器原线圈匝数、一台理想变压器原线圈匝数n n1 111001100匝，匝，两个副线圈的匝数分别是两个副线圈的匝数分别是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I I2 21A1A，I I3 34A4A，求原线圈中的电流。，求原线圈中的电流。2.24A2.24A练练5 5、如图所示：理想变压器的交流输入电压、如图所示：理想变压器的交流输入电压U U1 1=220V=220V，有两组副线圈，其

15、中，有两组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，标有匝，标有“6V6V，9W”9W”、“12V12V，12W”12W”的灯泡分别接在两的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：副线圈上均正常发光，求：（1 1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n n1 1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n n3 3. .（2 2）原线圈的电流）原线圈的电流I I1 1。n n3 3n n2 2n n1 1（1 1）n n1 1 13201320匝匝 n n3 3= 72= 72匝匝 （2 2）I I1 1=0.095A=0.095A练练6 6、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如、在绕制变压器时，某学生误

16、将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，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，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n n1 1:n:n2 22 2：1.1.在不接负载的情况下，则（在不接负载的情况下，则（ ）A A当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220V220V时，时，线圈线圈2 2输出电压为输出电压为110V110VB B当线圈当线圈1 1输入电压为输入电压为220V220V时，时，线圈线圈2 2输出电压为输出电压为55V55VC C

17、当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110V110V时，时，线圈线圈1 1输出电压为输出电压为220V220VD D当线圈当线圈2 2输入电压为输入电压为110V110V时，时，线圈线圈1 1输出电压为输出电压为110V110VBDBD 练练7 7、一理想变压器如图所示，在、一理想变压器如图所示，在n n1 1两端两端接交流电接交流电U U1 1220V220V，n n1 1为为44004400匝，匝，n n2 2为为11001100匝。若要使匝。若要使U U3 3U U2 2，求，求n n3 3。 n n3 322002200匝匝练练8 8、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为为4: 14: 1，原线圈中的电阻，原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载与副线圈中的负载电阻电阻B B阻值相等。阻值相等。a ba b端加一交流电压端加一交流电压U U后，后，（1 1）两电阻消耗的功率之比为多少？）两电阻消耗的功率之比为多少？ （2 2）两电阻两端电压之比为多少？）两电阻两端电压之比为多少？（3 3）B B电阻两端电压为多少？电阻两端电压为多少？n n1 1n n2 2B BA AU Ua ab b（1 1）1:161:16（2 2）1:41:4