选修3-254变压器课件.ppt
5.4变压器变压器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 在在需改变电压，以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一、变压器的一、变压器的构造构造1. 1.示意图示意图 U1U2 n1n2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 （绝缘（绝缘硅钢片叠合而成）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n1n2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？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈变压器原副线圈不相通，那么在给原线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是怎样产是怎样产生的？生的？铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n2 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。二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 -互感现象互感现象 变压器通过闭合铁变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实芯，利用互感现象实现了现了电能电能（U U1 1、I I1 1）到）到磁场能磁场能（变化的磁场）（变化的磁场）再到再到电能电能（ 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 U1U2n1n2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, ,副线圈电副线圈电压压U U2 2 ？U20实验：实验：探究变压器线圈两端电探究变压器线圈两端电压与匝数的关系压与匝数的关系 原线圈原线圈副线圈副线圈电压电压U U1 1匝数匝数n n1 1匝数匝数n n2 2电压电压U U2 2数据记录及处理数据记录及处理点击下图观看实验点击下图观看实验实验结论实验结论误差允许范围内误差允许范围内2121nnUU 理论推导理论推导I1I2n1n2U1U2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无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理想变压理想变压器的特点：器的特点：没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备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%（理想变压器）（理想变压器）是没有问题的。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。1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器2121nnUU 实验和理论分析都表明：理想变实验和理论分析都表明：理想变压器原副线圈的压器原副线圈的电压电压跟它们的跟它们的匝数匝数成成正比正比 1、一台理想变压器原线圈的匝、一台理想变压器原线圈的匝数为数为4400匝匝,与与220V的电源相连的电源相连,当当副线圈接入额定电压为副线圈接入额定电压为36V的灯泡的灯泡时时,能够正常发光能够正常发光.则变压器副线圈则变压器副线圈的匝数为的匝数为( )A、36匝匝 B、72匝匝 C、720匝匝 D、1440匝匝C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跟它们的的匝数匝数成成反比反比2、一理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压，接在电压220V的交流电源上，的交流电源上，当它对当它对11只并联的只并联的“36V,60w”的灯泡的灯泡供电时供电时,灯泡正常发光灯泡正常发光.由此可知副线圈由此可知副线圈的匝数的匝数n2=_，通过原线圈的电流，通过原线圈的电流 I1 =_。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 使用时把原线圈与电使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数数少于副线圈匝数一、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：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切，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，图中电流表割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流，则电流表表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BU U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n 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.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定；决定； P1P22.U1由电源决定；由电源决定；3.U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定； U2n2/n1U14.I I2由由U2和负载决定；和负载决定； I I2U2R5.I I1由由I I2和匝数比决定；和匝数比决定； I I1n2/n1I I2六、有多个副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，原线一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为圈匝数为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，相应的电压分别为应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流分别为，相应的电流分别为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： 11221UnUn 11332UnUn12由（ ）（ ）式得：2233U(3)Unn n3n2n1PP入出根据得112233I UI UI U -4（ ）134将（ ）（ ）式代入（ ）式得3112223222I UnnI UI Unn112233I nI nI n例、一台理想变压器原线圈匝数例、一台理想变压器原线圈匝数n n1 111001100匝，两匝，两个副线圈的匝数分别是个副线圈的匝数分别是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。匝。若通过两个副线圈中的电流分别为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、如图所示：理想变压器的交流输入电压练、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，其中，有两组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，标有匝，标有“6V6V，9W9W”、“12V12V，12W12W”的灯泡分别接在两副的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：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 113201320匝匝 n n3 3= 72= 72匝匝（2 2）I I1 1=0.095A=0.095A例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所例、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，另一半通过中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.在不接负载在不接负载的情况下，则（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 练习、一理想变压器如图所示，在练习、一理想变压器如图所示，在n n1 1两端接两端接交流电交流电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匝匝例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 4: 1 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 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练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈的练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为匝数比为n n1 1：n n2 2=3=3：1 1，有四只相同的灯泡连入，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡电路中，若灯泡L L2 2、L L3 3、L L4 4均能正常发光，则灯均能正常发光，则灯泡泡L L1 1 （ ）A A、也能正常发光、也能正常发光B B、较另三个灯暗些、较另三个灯暗些C C、将会烧坏、将会烧坏D D、不能确定、不能确定n2n1L3L4L1L2A A
