高二物理变压器课件公开课一等奖课件省赛课获奖课件

四、变压器第1页照明灯电压------220伏机床上照明灯------36伏半导体收音机电源电压不超出10伏大型发电机交流电压------几万伏远距离输电------几十万伏电视机显像管却需要10000V以上电压交流便于变化电压，以适应多种不一样需要变压器就是变化交流电压设备第2页几个常见变压器第3页一、变压器构造1.示意图

U1U2

∽n1n2∽原线圈副线圈铁芯2.构造：（1）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表达（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表达（4）输入电压：U1;输出电压：U2.第4页3.电路图中符号n1n2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是如何产生？铁芯与线圈互相绝缘

U1U2

∽n1n2∽第5页二、变压器工作原理------互感现象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（变化磁场）再到电能（U2、I2）转化。原线圈副线圈铁芯∽

U1U2n1n2∽互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应现象。若给原线圈接直流电压，U副线圈电压U2

？第6页闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能转换，由于原副线圈中电流共同产生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抱负化模型------抱负变压器。下面我们定量分析抱负变压器变压规律。无磁损无铜损无铁损抱负变压器第7页试验结论：原副线圈两端电压之比等于这两个线圈匝数比。

次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系试验第8页三、抱负变压器变压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生感应电动势分别是：E1=n1/tE2=n2/tE1/n1=E2/n2原线圈回路有：U1−

E1=I1r1≈0则U1=E1副线圈回路有：

E2=U2

+I2r2≈U2则U2=E2若不考虑原副线圈内阻，则U1=E1；U2=E2则：U1/U2=n1/n2第9页抱负变压器原副线圈端电压之比等于这两个线圈匝数之比n2>n1U2>U1-----升压变压器n2<n1U2<U1-----降压变压器U1/U2=n1/n2第10页四、抱负变压器变流规律问题：原副线圈电流也许满足何规律？1.抱负变压器输出功率应等于输入功率即:U1I1=U2I2I

1/I

2=U2/

U1=n2/

n1P出=P入第11页2.抱负变压器原副线圈电流跟它们匝数成反比I

1/I

2=n2/

n1变压器工作时，高压线圈匝数多而通过电流小，可用较细导线绕制；低压线圈匝数少而通过电流大，应当用较粗导线绕制。这也是判定高压线圈和低压线圈一种办法。此公式只适用于一种副线圈变压器第12页U1I1I2n1n2U2R输入输出电压、电流、功率大小之间因果关系1.输入功率P1由输出功率P2决定；P1＝P22.U1由电源决定；3.U2由U1和匝数比决定；

U2＝n2/n1·U14.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R5.I1由I2和匝数比决定；

I1＝n2/n1·I2第13页【例1】抱负变压器原、副线圈匝数比n1:n2＝4：1，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A1示数12mA，则电流表A2示数为————（）A．3mAB．0C．48mAD．与负载R值有关解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过是恒定电流，不能引发穿过线圈n2磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，因此A2中无电流通过。

第14页【例2】一抱负变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一种100Ω负载电阻，如图所示。（1）当原线圈接在44V直流电源电源上时，电压表达数为________V,电流表达数为______A.（2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压表达数为________V，电流表达数为_______A,此时输入功率为_______W.00440.4419.36第15页U1U2=n1n222036=1100n2n2=180180U2P2I2==n2n1I1I2180×11×601100×36=n2

P2=n1U2=3A解：因此：3A练习1.一抱负变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V交流电源上，当它对11只并联“36V，60w”灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈匝数n2=_____，通过原线圈电流I1=______。第16页练习2、如图所示，一抱负变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1（

）A、也能正常发光B、较另三个灯暗些C、将会烧坏D、不能确定1n2n1L3L4L1U1L2第17页例3.钳形电流表外形和构造如图（a）所示。图（a）中电流表读数为1.2A。图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则A.这种电流表能测直流电流，图（b）读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流，图（b）读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流，图（b）读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）读数为3.6A图（a）A铁芯图（b）C第18页五、几个常用变压器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变压器？自耦变压器原副线圈共用一种线圈第19页2.互感器

A电流互感器电压互感器V

使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数第20页例4.为了确保用电安全，家庭居室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电路原理简图．问：（1）电路正常工作时，b线圈是没有电流，原因是什么？（2）假如站在地上人不小心接触火线时，b线圈为何会产生感应电流？第21页解析发电厂零线是接地，漏电保护开关有一种构造和变压器相同电流互感器，其铁芯a侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同线圈（图中分别用实线和虚线表达），它们分别将用电器和火线、零线串联起来，220V交变电流在MNO、GRK与发电厂之间流过；铁芯b侧有另一种线圈与电磁继电器J线圈（图中未画出）并联，室内电路正常工作时，b线圈没有电流，J保持导通状态，当漏电时，b线圈便会产生感应电流，推进电磁继电器J切断用电器电路，从而避免事故发生．第22页答案（1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两线圈电流大小相等，方向相反，它们产生磁场互相抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流．（2）火线电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩下电流”在铁芯中产生变化“剩下磁通”，b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流．第23页练习3.（1999全国卷）如图是4种亮度可调台灯电路示意图，它们所用灯泡相同，且都是“220V40W”，当灯泡消耗功率都调至20W时，哪种台灯消耗功率最小？解析抱负变压器输入功率等于输出功率，在变压器上是没有功率损失，因此具有变压器台灯消耗功率就等于灯泡消耗功率．而其他三种电路中有另外变阻器，除灯泡消耗功率外，在变阻器上有额外功率损失．答案C第24页六、处理有多种副线圈抱负变压器问题一种原线圈多种副线圈抱负变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈匝数分别为n2和n3，对应电压分别为U1、U2和U3，对应电流分别为I1、I2和I3，根据变压器工作原理可得：第25页第26页【例5】一台抱负变压器原线圈匝数n1＝1100匝，两个副线圈匝数分别是n2＝60匝，n3＝600匝。若通过两个副线圈中电流分别为I2＝1A，I3＝4A，求原线圈中电流。解析：对于抱负变压器，输入功率与输出功率相等，则有I1n1＝I2n2＋I3n3I1＝（I2n2＋I3n3）／n1＝（1×60＋4×600）／1100＝2.24A第27页例6、如图所示：抱负变压器交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：（1）原线圈匝数为n1和另一副线圈匝数n3.（2）原线圈电流I1。n3n2n1解：（1）由于两灯均正常发光，因此有：U2=6V，U3=12V 根据原、副线圈电压与匝数关系，有：U1/U2=n1/n2n1=U1n2/U2=1320匝。U3/U2=n3/n2，n3=U3n2/U2=72匝。（2）根据能量守恒，有P入=P出。即I1U1=P2+P3，则I1=（P2+P3）/U1=0.095A第28页〖练习4〗如图所示，抱负变压器原线圈接上220V交流电压，副线圈有A、B两组，A组接4Ω电阻，B组接规格为“10V24W”灯泡。已知A组线圈匝数为30匝，两端电压为6V，灯泡正常发光，求原线圈匝数和电流。第29页【例7】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，每个线圈产生磁通量都只有二分之一通过另一种线圈，另二分之一通过中部臂，已知线圈匝数之比n1:n2＝2：1.在不接负载情况下，则----------（）A．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110VB．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55VC．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220VD．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为110V第30页解析：当线圈1接220V交流电压时，设穿过线圈1磁通量为Ф，根据题意则穿过线圈2磁通量为Ф／2.设线圈1、2匝数分别为2n、n，则：220＝2n·ΔФ／ΔtU2＝n·ΔФ／Δt×1／2两式相比得U2＝55V当线圈2接110V交流电压时，设穿过线圈2磁通量为Ф’，根据题意则穿过线圈1磁通量为Ф’／2.110＝n·ΔФ’／ΔtU1’＝2n·ΔФ’／Δt×1／2两式相比得U1’＝110V选BD

第31页〖练习5〗一抱负变压器如图所示，在n1两端接交流电U1＝220V，n1为4400匝，n2为1100匝。若要使U3＝U2，求n3。解析：n1匝线圈产生电动势E1＝U1＝n1ΔФ1／Δtn2匝线圈产生电动势E2＝U2＝n2ΔФ2／Δt