高中物理 变压器.pptx

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 在在我们使用的各种用电器中，所需的电我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？，那么如何解决这一问题呢？生活中需要各种电压生活中需要各种电压需改变电压，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第1页/共32页在输电过程中，电压必须进行调整。在输电过程中，电压必须进行调整。第2页/共32页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第3页/共32页观察变压器结构第4页/共32页2.2.示意图示意图一、变压器的构造一、变压器的构造铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈3.3.电路图中符号电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘n1n21.1.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （2 2）原线圈）原线圈(初级线圈初级线圈)（3 3）副线圈）副线圈(次级线圈次级线圈)第5页/共32页思考与讨论思考与讨论 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈上，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。灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。第6页/共32页 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)二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理思考思考:若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?=0互感现象第7页/共32页故变压器只有工作在交流电路中。（原线圈接的电流、电压要变，才会有互感现象，变压器才可以起到变压作用。）因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所 以原副线圈中的磁通量，磁通量的变 化量、磁通量的变化率都相同。第8页/共32页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：理想变压器模型理想变压器模型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%（理想变压（理想变压器）是没有问题的。器）是没有问题的。理想变压器也是一个理想化模型。第9页/共32页 请根据互感原理推导变压器原、副线请根据互感原理推导变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。圈的电压与匝数的关系。理论推导第10页/共32页I1I2n1n2U1U2根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律得：原、副线圈中产生的得：原、副线圈中产生的感应电动势分别是：感应电动势分别是：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 第11页/共32页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注：此公式无论副线圈一端是空载还注：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。是有负载，都是适用的。理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电压电压跟它们跟它们的的匝数匝数成成正比正比第12页/共32页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:U1I1=U2I2P入入=P出出四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律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第13页/共32页功率关系功率关系理理想想变变压压器器不不计计铜铜损损、铁铁损损及及漏漏磁磁，所所以以输输入入功功率率等等于于输输出出功功率率当当副副线线圈圈为为断断路路时时，原原线线圈圈输输入入功功率率为为零零对对有有多多个个副副线线圈圈输输出出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和时，输入功率等于副线圈上输出功率之和频率关系频率关系变压器不能改变交变电流的频率变压器不能改变交变电流的频率在在原原线线圈圈中中接接上上周周期期性性变变化化的的电电流流在在副副线线圈圈中激发出同频率的交流电中激发出同频率的交流电第14页/共32页变压器工作时的制约关系变压器工作时的制约关系1电压制约电压制约当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定时时，输输出出电电压压U2由由输输入入电电压压U1决决定定，即即U2n2U1/n1.2电流制约电流制约当当变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比(n1/n2)一一定定，且且输输入入电电压压U1确确定定时时，原原线线圈圈中中的的电电流流I1由由副线圈中的输出电流副线圈中的输出电流I2决定，即决定，即I1n2I2/n1.第15页/共32页3负载制约负载制约(1)变变压压器器副副线线圈圈中中的的功功率率P2由由用用户户负负载载决决定定，P2P负负1P负负2；(2)变变压压器器副副线线圈圈中中的的电电流流I2由由用用户户负负载载及及电电压压U2确定，确定，I2P2/U2；(3)理理想想变变压压器器将将电电能能由由原原线线圈圈传传给给副副线线圈圈时时总总是是“量量出出为为入入”，即即用用户户消消耗耗多多少少，原原线线圈圈就就提提供供多少，因而输出功率决定输入功率，多少，因而输出功率决定输入功率，P1P2；即即变压器的输入功率是由输出功率决定的变压器的输入功率是由输出功率决定的第16页/共32页4对理想变压器进行动态分析的两种常见情况对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原原、副副线线圈圈匝匝数数比比不不变变，分分析析各各物物理理量量随随负负载载电电阻阻变变化化而而变变化化的的情情况况，进进行行动动态态分分析析的的顺顺序序是是RI2P2P1I1.(2)负负载载电电阻阻不不变变，分分析析各各物物理理量量随随匝匝数数比比的的变变化化而而变变化化的的情情况况，进进行行动动态态分分析析的的顺顺序序是是n1、n2U2I2P2P1I1.特特别别提提醒醒：理理想想变变压压器器的的副副线线圈圈可可看看做做给给用用户户供供电电的的无无阻阻电电源源，对对负负载载电电路路进进行行动动态态分分析析时时，可可以参照直流电路动态分析的方法以参照直流电路动态分析的方法第17页/共32页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1对理想变压器，下列说法中正确的是对理想变压器，下列说法中正确的是()A原原线线圈圈的的输输入入功功率率，随随着着副副线线圈圈的的输输出出功功率率增增大而增大大而增大B原原线线圈圈的的输输入入电电流流，随随副副线线圈圈的的输输出出电电流流增增大大而增大而增大C原原线线圈圈的的电电流流，不不随随副副线线圈圈的的输输出出电电流流变变化化而而变化变化D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零AB第18页/共32页课堂互动讲练课堂互动讲练对变压器原理的理解对变压器原理的理解例例例例1 1图图543BC第19页/共32页变变式式训训练练1如如图图544所所示示，在在铁铁芯芯上上、下下分分别别绕绕有有匝匝数数n1800和和n2200的的两两个个线线圈圈，上上线线圈圈两两端端与与u51sin 314t V的的交交流流电电源源相相连连，将将下下线线圈圈两两端端接接交交流流电电压压表表，则则交交流流电电压压表表的的读读数数可可能能是是()A2.0 VB9.0 VC12.7 V D144.0 V图544A第20页/共32页 如如图图545所所示示，一一台台有有两两个个副副线线圈圈的的变变压压器器，原原线线圈圈匝匝数数n11100 匝匝接接入入电电压压U1220 V的的电电路路中中(1)要要求求在在两两个个副副线线圈圈上上分分别别得得到到电电压压U26 V，U3110 V，它们的匝数，它们的匝数n2，n3分别为多少？分别为多少？(2)若若在在两两副副线线圈圈上上分分别别接接上上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？变压器基本规律的应用变压器基本规律的应用例例例例2 2图图545【思路点拨】【思路点拨】解题时应特别把握以下两点：解题时应特别把握以下两点：(1)原、副线圈的电压与匝数的关系原、副线圈的电压与匝数的关系(2)根据原、副线圈的功率关系确定电流关系根据原、副线圈的功率关系确定电流关系第21页/共32页【答案】【答案】(1)30 匝匝550匝匝(2)0.36 A第22页/共32页【规规律律总总结结】对对于于理理想想变变压压器器来来说说，变变压压公公式式和和输输入入功功率率等等于于输输出出功功率率是是普普通通适适用用的的规规律律，但但对对于于有有几几个个副副线线圈圈的的理理想想变变压压器器，电电流流公公式式就就不不能能使使用了用了第23页/共32页图图546C第24页/共32页第25页/共32页变压器的动态分析变压器的动态分析例例例例3 3 为为探探究究理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈电电压压、电电流流的的关关系系，将将原原线线圈圈接接到到电电压压有有效效值值不不变变的的正正弦弦交交流流电电源源上上，副副线线圈圈连连接接相相同同的的灯灯泡泡L1、L2，电电路路中中分分别别接接了了理理想想交交流流电电压压表表V1、V2和和理理想想交交流流电电流流表表A1、A2，导导线线电电阻阻不不计计，如图如图547所示当开关所示当开关S闭合后闭合后()图图547AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变AD第26页/共32页【规规律律总总结结】处处理理这这类类问问题题的的关关键键是是要要分分清清变变量量与与不不变变量量，弄弄清清理理想想变变压压器器中中各各量量间间的的联联系系和和制制约约关关系系，在在理理想想变变压压器器中中，U2由由U1和和匝匝数数比比决决定定；I2由由U2和和负负载载电电阻阻决决定定I1由由I2和和匝匝数数比比决决定定第27页/共32页变变式式训训练练3(2011年年嘉嘉兴兴高高二二检检测测)如如图图548所所示示有有一一理理想想变变压压器器，原原线线圈圈接接在在电电压压一一定定的的正正弦弦交交流流电电源源上上，副副线线圈圈电电路路中中接接入入电电阻阻R1和和光光敏敏电电阻阻R2,各各交交流流电电表表的的内内阻阻对对电电路路的的影影响响不不计计，当当有有光光照射电阻照射电阻R2时，各电表的示数变化情况是时，各电表的示数变化情况是()A电流表电流表A1示数变大示数变大 B电流表电流表A2示数变小示数变小C电压表电压表V1示数变小示数变小 D电压表电压表V1示数变大示数变大图548A第28页/共32页学以致用，知识延伸学以致用，知识延伸思考：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29页/共32页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第30页/共32页第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页