变压器课件用

1、复习提问1 1、产生感应电动势条件是什么？产生感应电动势条件是什么？3 3、什么是互感现象？什么是互感现象？2 2、法拉第电磁感应定律内容？法拉第电磁感应定律内容？5.4 5.4 变压器变压器在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。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3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 需改变电压，以

2、适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。变压器变压器变压器变压器就是就是改变改变交流交流电压电压的设备的设备接触调压器接触调压器三相干式变压器三相干式变压器电源变压器电源变压器环形变压器环形变压器控制变压器控制变压器城乡变压器城乡变压器各式变压器各式变压器可拆式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器 1、示意图示意图(1)闭合铁芯闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈原线圈(初级线圈初级线圈) 其匝数用其匝数用n1表示表示 与交变电源相连与交变电源相连(3)副线圈副线圈(次级线圈次级线圈) 其匝数用其匝数用n2表示表示 与负载相连与

3、负载相连(4)输入电压输入电压U1 输出电压输出电压U2铁芯铁芯U1U2 n1n22、符号、符号问题：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相通？ (2)若给原线圈若给原线圈接交变电压接交变电压U1后，副线圈是否后，副线圈是否产生电压产生电压U2？n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘（1) 1)若给原线圈接直流电压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? ?变压器原副线圈不相通，那么变压器原副线圈不相通，那么1.把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭

4、合铁芯上，一个线圈一个线圈连到交流电源连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡的两端，另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。2.若把左侧线圈连接到学生电源的直流电源两端，若把左侧线圈连接到学生电源的直流电源两端，灯泡还会亮吗？灯泡还会亮吗？原线圈原线圈 接接交流电交流电在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量副线圈副线圈产生感产生感应电动势应电动势 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( U2、I2)变压器

5、的工作原理变压器的工作原理猜测：交流电压猜测：交流电压U1 、原线圈匝数、副线圈匝数、原线圈匝数、副线圈匝数实验实验：探究变压器线圈两端的探究变压器线圈两端的电压关系电压关系 方法：控制变量法方法：控制变量法实验：探究原副线圈两端电压的关系实验：探究原副线圈两端电压的关系V1V2实验步骤：实验步骤：1 把可拆式变压器的一个线圈作为把可拆式变压器的一个线圈作为原线圈，连接到学生电源的交流输出端，另一原线圈，连接到学生电源的交流输出端，另一个线圈作为副线圈，可不接负载。个线圈作为副线圈，可不接负载。2 闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量两个线圈两端的

6、电压，测量完毕断开学别测量两个线圈两端的电压，测量完毕断开学生电源的开关。生电源的开关。3 改变学生电源的电压设置，重复以上实验。改变学生电源的电压设置，重复以上实验。4 改变原、副线圈的匝数，重复以上实验。改变原、副线圈的匝数，重复以上实验。原线圈匝数原线圈匝数N1（匝）（匝）100200400800副线圈匝数副线圈匝数N2（匝）（匝）800400200100原线圈两端的原线圈两端的电压电压U1（V）原线圈两端的原线圈两端的电压电压U2（V）N1/N2U1/U20.967.94.99.87.93.815.81.941/8(0.125)1/2280.1221/22.088.14实验数据表实验数

7、据表实验结论：在误差允许的范围内原副线圈的实验结论：在误差允许的范围内原副线圈的 电压之比等于这两个线圈的匝数之比电压之比等于这两个线圈的匝数之比2121nnUU 闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能-磁场能磁场能-电能的转电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型一种理想化模型-理想变压器理想变压器。无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理想变压器的特点：没有能量损失的变压器没有能量损失的

8、变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%97%99%99%，所以理论研究时我们把它当成，所以理论研究时我们把它当成100%100%（理想（理想变压器）是没有问题的。变压器）是没有问题的。 理想变压器也是一个理想变压器也是一个理想化模型理想化模型。问题：请应用法拉第电磁感应问题：请应用法拉第电磁感应定律，推导理想变压器中原副定律，推导理想变压器中原副线圈电压与匝数的关系。线圈电压与匝数的关系。理论推导理论推导 原、副线圈中通过的磁通量始原、副线圈中

9、通过的磁通量始终相同终相同(无漏磁无漏磁),因此产生的感应因此产生的感应电动势分别是：电动势分别是：若不考虑原副线圈的内若不考虑原副线圈的内阻有阻有: U1=E1 U2=E2 2121nnUU tnE11 tnE22 I1U2U1n1n2I2R2121nnEE U1U2 n1n2原原. .副线圈两端电压之比等这副线圈两端电压之比等这两个线圈的匝数比。两个线圈的匝数比。与实验与实验结论相同结论相同 (1)(1)若若 N N1 1NN2 2 则则 U U1 1UU2 2 为降压变压器为降压变压器(2) (2) 若若 N N1 1NN2 2 则则 U U1 1UU2 2 为升压变压器为升压变压器 如

10、如: :U U1 1U U2 2N N1 1N N2 2如如: :N N2 2U U1 1N N1 1U U2 2思考题思考题: : 如何设计降压和升压变压如何设计降压和升压变压器器? ?理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率即即: : 121221nnUUII 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对于多个副线圈的对于多个副线圈的情况，下节课再讨论！情况，下节课再讨论！1.1.理想变压器的原线圈和副线圈数之比为理想变压器的原线圈和副线圈数之比为2 2：1 1，如果将原线圈接在如果将原线圈接在6V6V的电池组上，稳定后副线圈

11、的电池组上，稳定后副线圈电压是电压是( ) ( ) A.12V B.3V A.12V B.3V C.0V D.C.0V D.无法判断无法判断C C2.2.一个正常工作的理想变压器原副线圈中，一个正常工作的理想变压器原副线圈中，一定相等的物理量有一定相等的物理量有( )( )A.A.交流电的频率交流电的频率 B.B.电流的有效值电流的有效值C.C.电功率电功率 D.D.磁通量的变化率磁通量的变化率ACDACDU1U2=n1n222036=1100n2n2=180180180U2P2I2=n2n1I1I2n2 P2=n1 U2=3A解：解：所以：所以：3.3.一理想变压器，原线圈匝数一理想变压器，

12、原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在电压，接在电压220V220V的的交流电源上，当它对交流电源上，当它对1111只并联的只并联的“36V36V，60W”60W”的灯泡供电的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数时，灯泡正常发光。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 =_ =_。3A3A4.4.如图，一台理想变压器，原线圈如图，一台理想变压器，原线圈22002200匝，副线圈匝，副线圈440440匝，匝，并接一个并接一个100100的负载电阻若把原线圈接在的负载电阻若把原线圈接在220V220V交流电源上，交流电源上，则

13、电压表示数为则电压表示数为_V,_V,电流表示数为电流表示数为_A_A44440.440.44若上面接的是若上面接的是44V44V直流电源呢？直流电源呢？电压表示数电压表示数_V,_V,电流表示数电流表示数 _A_A0 00 0A AV V5.5.如图为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次如图为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有级线圈接在一个标有“12V 100W”12V 100W”的灯泡上已知变压器的灯泡上已知变压器初、次级线圈匝数之比为初、次级线圈匝数之比为181181，那么灯泡正常工作时，图，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为中的电压表读数为_V_V，

14、电流表读数为，电流表读数为_A_A解答：解答：由公式由公式U U1 1/U/U2 2n n1 1/n/n2 2，得得U U1 1U U2 2n n1 1/n/n2 2216V216V；因理想变压器因理想变压器P P入入P P出出所以所以即电压表、电流表读数分别即电压表、电流表读数分别为为216V216V、0.46A0.46A2162160.460.462211112n PIP / U0.46An U如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 14: 1，原线圈中的电阻原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载电阻与副线圈中的负载电阻B B阻阻值相等。值相等。a ba

15、 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？n1n2BAUab（1 1）1:161:16（2 2）1:41:4 （3 3） UB= 174U随堂练习随堂练习AVR1R2SA 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 . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 不变不变B B.

16、U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变如图所示：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。压后接用电器，线路电阻不计。S S原来闭合，且原来闭合，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 D随堂练习随堂练习一、变压器一、变压器 1 .1 .构造构造 2 2示意图示意图 3 3符号符号二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理：

17、1 1、互感互感现象：变压器只能改变现象：变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 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：三、理想变压器的三、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：5.4变压器变压器 小结小结2121nnUU 1221nnIIP入入P出出思考：交流电压表有一定的量度范围，它思考：交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的电压。如何测量高压线上的交流电压？电压。如何测量高压线上的交流电压？第二课时第二课时四、几种常用变压器四、几种常用变压器1. 1.自耦

18、变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器问题：有没有只问题：有没有只用一组线圈来实用一组线圈来实现变压的变压器？现变压的变压器？ 自耦变压器的自耦变压器的原副线圈共用一原副线圈共用一个线圈个线圈2.2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数数多于副线圈匝数 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钳式电流仪钳式电流仪图（图（a）A铁铁芯芯图（图（b）C C练习练习1 1

19、、钳形电流表钳形电流表的外形和结构如图（的外形和结构如图（a a）所示。图）所示。图（a a）中电流表的读数为）中电流表的读数为1.2A 1.2A 。图（。图（b b）中用同一电缆线）中用同一电缆线绕了绕了3 3匝，则匝，则 ( ) ( )A.A.这种电流表能测直流电流，图（这种电流表能测直流电流，图（b b）的读数为）的读数为2.4 A2.4 AB.B.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为0.4 A0.4 AC.C.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为3.6 A3.6 AD.D.这种电流表既能测直流电

20、流，又能测交流电流，图这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b b）的读数为）的读数为3.6 A3.6 A 练习练习2 2、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图路原理简图 问：问：（1 1）电路正常工作时，）电路正常工作时，b b线圈是没有电流的，原因是线圈是没有电流的，原因是什么？什么？（2 2）如果站在地上的人不小心接触火线时，）如果站在地上的人不小心接触火线时，b b线圈为线圈为什么会产生感应电流？什么会产生感应电流？答案答案 （1

21、 1）电流互感器）电流互感器a a侧两线圈完全相同，侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，产生的磁场相互抵消，b b侧线圈磁通量总为零侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流而不变，线圈中不产生感应电流（2 2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，回发电厂，a a侧两线圈电流大小不等，产生侧两线圈电流大小不等，产生“剩剩余电流余电流”在铁芯中产生变化的在铁芯中产生变化的“剩余磁通剩余磁通”，b b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电侧线圈中磁通量发生变化，线

22、圈中产生感应电流流五、有多个副线圈的理想变压器的问题五、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，相应的电流分别为别为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：12由（ ）（ ）式得：tnUnUnU332211332211nUnUnUPP入出根据得112233I UI UI U -4

23、（ ）134将（ ）（ ）式代入（ ）式得3112223222I UnnI UI Unn1 12233I nI nI n例例1 1、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 21 1 A A，I I3 34 A4 A，求原线圈中的电流。，求原线圈中的电流。2.24 A2.24 A练习练习1 1、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=2

24、20 V=220 V，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，标匝，标有有“6 V6 V，9 W”9 W”、“12 V12 V，12 W”12 W”的灯泡分别的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：接在两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。n3n2n1（1 1）n n1 1 13201320匝匝 n n3 3= 72= 72匝匝（2 2）I I1 1=0.095 A=0.095 A练习练习2 2、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在、在绕制变压器时，某学生误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，每如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，另个线圈产