高中物理 5.4《变压器》课件 新人教选修32

1、2021/8/11 星期三1四、变压器2021/8/11 星期三2 大型发电机发出的交流电压达几万伏，远距离输电却需要高达几十万伏的电压，各种用电设备所需电压又各不相同，电灯、电饭堡、洗衣机等家用电器需要220伏电压，机床上照明灯需要36伏电压，一般半导体收音机电源电压不超过10伏，而电视机显像管却需要10000V以上电压。交流便于改变电压，以适应各种不同的需要。变压器就是改变交流电压的设备。本节课我们学习有关变压器的知识。2021/8/11 星期三3一、变压器的构造实物、实验1.示意图 U1U2 n1n2原线圈副线圈铁芯2.电路图中符号n1n23.构造：（1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成）

2、（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示（4）输入电压：U1; 输出电压：U2.问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？铁芯与线圈互相绝缘2021/8/11 星期三4二、变压器的工作原理 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（ U2、I2）转化。互感现象 U1U2n1n2原线圈副线圈铁芯互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。（书本P222）闭合铁芯实现了电能-磁场能-电能的转换，由于原副线圈中的电流

3、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损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型-理想变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能损失的变压器。下面我们定量分析理想变压器的变压规律。2021/8/11 星期三5三、理想变压器的变压规律原、副线圈中产生的感应电动势分别是：tE1=n1tE2=n2由此可得：E1E2=n1n2原线圈回路有： U1 E1=I1r1 0 则 U1=E1副线圈回路有： E2=U2 +I2r2 U2 则所以：U1U2=n1n2U1U2=n1n2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I1I2n1n2U1U2升压变压器：n2 n1 U2U

4、1降压变压器：n2 n1 U2 U1U2=E22021/8/11 星期三6四、理想变压器的变流规律问题：原副线圈的的电流间可能满足何规律？1.理想变压器输出功率应等于输入功率即: I1U1=I2U2所以I1I2=n2n1U2U1=2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。I1I2=n2n12021/8/11 星期三7I1I2n1n2U1U2R输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 电源 U1 U2n2n1I2 P出 P入 I1I2

5、U2RU2*输入电压U1和变压比n1：n2决定输出电压的大小*输出电压和用电器电阻决定输出电流I2的大小*输出电流和变压比决定输入电流I1的大小*输出功率决定输入功率的大小 （相同）2021/8/11 星期三8五、几种常用变压器1.自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？观看实物：调压变压器2021/8/11 星期三92.互感器 A电流互感器电压互感器V 2021/8/11 星期三10小结：1.变压器的结构和工作原理2.理想变压器的理想化模型及功率传输规律3.理想变压器的变压和变流规律U1U2=n1n2I1I2=n2n1由P入=P出得出2021/8/11 星期三11随堂练习1.理想变压器的原线圈和副线圈数之比为2：1，如果将原线圈接在6V的电池组上，稳定后副线圈电压是： A. 12V B. 3V C. 0V D. 无法判断 （ ）cU1U2=n1n222036=1100n2n2=180180U2P2I2=n2n1I1I21801160110036=n2 P2=n1 U2=3A解：所以：3 A2.一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在