第六节变压器课件.ppt

第六节变压器第1页，此课件共58页哦1.通过实验观察，了解变压器的构造通过实验观察，了解变压器的构造2知道变压器的工作原理、变压器的变压、变流规知道变压器的工作原理、变压器的变压、变流规律律(重点重点)3知道变压器的用途，能够运用变压器的变知道变压器的用途，能够运用变压器的变压、变流规律定性和定量分析有关变压器的压、变流规律定性和定量分析有关变压器的实际问题实际问题(重点重点)第2页，此课件共58页哦一、一、认识变压认识变压器器1.概念及概念及结结构构变压变压器是改器是改变变_的的设备设备，由，由_和和绕绕在在铁铁芯上的芯上的_组组成，其中与成，其中与电电源源连连接的接的线线圈圈叫叫_(也称也称为为初初级线级线圈圈)，与，与负载连负载连接的接的线线圈叫圈叫_(也称也称为为次次级线级线圈圈)交流交流电压电压闭闭合合铁铁芯芯线线圈圈原原线线圈圈副副线线圈圈第3页，此课件共58页哦2.示意图及符号示意图及符号单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示如图甲、乙所示第4页，此课件共58页哦3.工作原理工作原理在原在原线线圈上加交圈上加交变电压变电压，原，原线线圈中的交圈中的交变电变电流在流在铁铁芯中芯中产产生交生交变变的的_，这这个交个交变变的磁通量不的磁通量不仅仅穿穿过过原原线线圈，也穿圈，也穿过过副副线线圈，所以在副圈，所以在副线线圈中圈中产产生生_如果在副如果在副线线圈两端接入圈两端接入负载负载，负负载载中就会有交中就会有交变电变电流在原、副流在原、副线线圈中由于有交圈中由于有交变变电电流而流而产产生的生的_的的现现象叫互感象叫互感现现象象变压变压器器的工作原理就是利用了互感的工作原理就是利用了互感现现象象磁通量磁通量感感应电动势应电动势相互感相互感应应第5页，此课件共58页哦二、探究二、探究变压变压器的器的电压电压与匝数的关系与匝数的关系1.探究探究变压变压器器线线圈两端的圈两端的电压电压与匝数的关系与匝数的关系(1)在在该实验该实验中，要探究的物理量是四个，即中，要探究的物理量是四个，即输输入入电压电压、输输出出电压电压、原、原线线圈匝数和副圈匝数和副线线圈匝数，因此圈匝数，因此为为了搞清关系，了搞清关系，应该应该用用_法法(2)猜想：猜想：线线圈两端的圈两端的电压电压与其匝数可能有什么关与其匝数可能有什么关系？原、副系？原、副线线圈的匝数圈的匝数对对副副线线圈两端的圈两端的电压电压是否都有影响是否都有影响？控制控制变变量量第6页，此课件共58页哦(3)设计实验方案：控制变量，分别探究先保持原线圈的匝设计实验方案：控制变量，分别探究先保持原线圈的匝数不变，改变数不变，改变_线圈的匝数，研究对输出电压的影响；线圈的匝数，研究对输出电压的影响；然后，再保持副线圈的匝数不变，改变然后，再保持副线圈的匝数不变，改变_线圈的匝数，线圈的匝数，研究对输出电压的影响研究对输出电压的影响.(4)进进行行实验实验，记录记录数据数据(5)分析数据，得出分析数据，得出结论结论：_2.理想理想变压变压器：忽略原、副器：忽略原、副线线圈的圈的_和各种和各种_损损失的失的变压变压器器原副原副线线圈的圈的电压电压之比，之比，等于两个等于两个线线圈的匝数之比圈的匝数之比电电阻阻电电磁能量磁能量副副原原第7页，此课件共58页哦匝数匝数降降压压升升压压第8页，此课件共58页哦想一想想一想变压变压器能改器能改变变恒定恒定电电流的流的电压吗电压吗？提示：提示：不能因不能因为变压为变压器的器的变压变压原理是互感原理是互感现现象若通象若通过过原原线线圈的圈的电电流流为为恒定恒定电电流，流，则则在在铁铁芯芯中激中激发发的磁的磁场为场为恒定磁恒定磁场场，副，副线线圈中无感圈中无感应电动应电动势产势产生，所以生，所以变压变压器不能改器不能改变变恒定恒定电电流的流的电压电压第9页，此课件共58页哦三、理想三、理想变压变压器原、副器原、副线线圈中的圈中的电电流流1.铜损铜损和和铁损铁损(1)铜损铜损：变压变压器的器的线线圈有圈有_，电电流通流通过时过时要生要生热热，损损耗一部分能量，耗一部分能量，这这种种损损耗叫做耗叫做铜损铜损(2)铁损铁损：铁铁芯在交芯在交变变磁磁场场中反复磁化，也要中反复磁化，也要损损耗一部耗一部分能量使分能量使_发热发热，这这种种损损耗叫做耗叫做铁损铁损电电阻阻铁铁芯芯第10页，此课件共58页哦等于等于第11页，此课件共58页哦要点一变压器的工作原理要点一变压器的工作原理学案导引学案导引1.理想变压器有哪些特点？理想变压器有哪些特点？2.变压器的变压原理是什么？变压器的变压原理是什么？第12页，此课件共58页哦1.理想变压器的特点理想变压器的特点(1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量；原、副线圈的电阻不计，不产生热量；(2)变压变压器的铁芯无漏磁；器的铁芯无漏磁；(3)在铁芯内产生的感应电流即产生在铁芯内产生的感应电流即产生的热量不计的热量不计第13页，此课件共58页哦2.变压器的工作原理变压器的工作原理第14页，此课件共58页哦变压器的变压原理是电磁感应，变压器的变压原理是电磁感应，当原线圈上加交变电压当原线圈上加交变电压U1时，原线圈中就有交变电时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势如果副线圈原、副线圈中都要产生感应电动势如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势圈中同样要引起感应电动势第15页，此课件共58页哦第16页，此课件共58页哦特特别别提醒：提醒：(1)变压变压器只器只对变对变化的化的电电流起作流起作用，用，对对恒定恒定电电流不起作用；流不起作用；(2)变压变压器的两个器的两个线线圈之圈之间间通通过过磁磁场联场联系在一起，系在一起，两个两个线线圈圈间间是是绝缘绝缘的；的；(3)变压变压器不能改器不能改变变交交变电变电流的流的频频率率第17页，此课件共58页哦(双选双选)关于变压器的工作原理，以下说法正关于变压器的工作原理，以下说法正确的是确的是()A通以正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变通以正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈产生了感应电穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈产生了感应电动势动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈中原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈中例例1第18页，此课件共58页哦【关关键键提醒提醒】解答本解答本题时应题时应把握以下两点：把握以下两点：(1)变压变压器的构造是原、副器的构造是原、副线线圈圈绕绕在同一在同一铁铁芯上芯上(2)变压变压器的工作原理是互感器的工作原理是互感现现象象【精精讲讲精析精析】通通过过下表下表对对各各项项逐一分析：逐一分析：选项选项解析解析过过程程结论结论A通入交通入交变电变电流流时时原原线线圈圈产产生的磁通量是生的磁通量是变变化的化的B原、副原、副线线圈在同一圈在同一铁铁芯上，没有漏磁，磁芯上，没有漏磁，磁通量相等通量相等C由由电电磁感磁感应现应现象，磁通量象，磁通量变变化引起感化引起感应电应电动势动势D副副线线圈中的圈中的电电流是由于磁通量流是由于磁通量变变化引起的化引起的 第19页，此课件共58页哦【答案答案】BC【题题后反思后反思】原原线线圈中的交圈中的交变电变电流所流所产产生的生的变变化磁化磁场场，除穿，除穿过过原原线线圈之外，也穿圈之外，也穿过过副副线线圈，在两个圈，在两个线线圈中都能圈中都能产产生生电电磁感磁感应现应现象象第20页，此课件共58页哦变式训练变式训练1.(双选双选)(2012桂林高二检测桂林高二检测)变压器原、副线圈中一变压器原、副线圈中一定相同的物理量有定相同的物理量有()A交流电的频率交流电的频率B磁通量的变化率磁通量的变化率C交流电的峰值交流电的峰值 D交流电的有效值交流电的有效值第21页，此课件共58页哦解析：解析：选选AB.变压变压器的原理是器的原理是电电磁感磁感应现应现象，改象，改变变的的是是电压电压、电电流，而原、副流，而原、副线线圈上交流圈上交流电电的的频频率不率不变变，A对对在同一在同一铁铁芯上，磁通量相芯上，磁通量相同，磁通量的同，磁通量的变变化率相同，故化率相同，故B对对，C、D错错第22页，此课件共58页哦要点二理想变压器工作时的几个关系要点二理想变压器工作时的几个关系学案导引学案导引1.原、副线圈的电压和电流与线圈的匝数有什么关系原、副线圈的电压和电流与线圈的匝数有什么关系？2.多个副线圈的变压器，原、副线圈的电压和电流与线多个副线圈的变压器，原、副线圈的电压和电流与线圈的匝数有什么关系？圈的匝数有什么关系？第23页，此课件共58页哦第24页，此课件共58页哦第25页，此课件共58页哦若有多个副线圈时，有若有多个副线圈时，有P1P2P3，即，即U1I1U2I2U3I3将将U1 U2 U3 n1 n2 n3 代入得代入得n1I1n2I2n3I3第26页，此课件共58页哦特特别别提醒：提醒：(1)因因为为理想理想变压变压器不器不计计一切一切电电磁能磁能量量损损失，因此，理想失，因此，理想变压变压器的器的输输入功率等于入功率等于输输出功率出功率实际变压实际变压器器(特特别别是大型是大型变压变压器器)一般可以一般可以看成理想看成理想变压变压器器(2)变压变压器的器的电动势电动势关系、关系、电压电压关系和关系和电电流关系是流关系是有效有效值值(或最大或最大值值)间间的关系，的关系，对对于某于某时时刻的瞬刻的瞬时值时值其关系不成立其关系不成立第27页，此课件共58页哦第28页，此课件共58页哦(单选单选)一理想变压器原、副线圈匝数比一理想变压器原、副线圈匝数比n1 n211 5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压原线圈与正弦交变电源连接，输入电压U如图所示副线圈仅接入一个如图所示副线圈仅接入一个10 的电阻则的电阻则()例例2第29页，此课件共58页哦【关关键键提醒提醒】解答本解答本题时应题时应把握以下三点：把握以下三点：(1)正弦交正弦交变电变电流峰流峰值值与有效与有效值值的关系的关系(2)变压变压器原、副器原、副线线圈圈电压电压与匝数的关系与匝数的关系(3)电电流表示数，流表示数，电热电热和功率需用交和功率需用交变电变电流有效流有效值计值计算算第30页，此课件共58页哦第31页，此课件共58页哦【答案答案】D第32页，此课件共58页哦变变式式训练训练2.(双选双选)(2011高考广东卷高考广东卷)如图如图(a)左侧调压装置可左侧调压装置可视为理想变压器，负载电路中视为理想变压器，负载电路中R55，A、V为为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图理想电流表和电压表，若原线圈接入如图(b)所示的正所示的正弦交变电压，电压表的示数为弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正，下列表述正确的是确的是()第33页，此课件共58页哦第34页，此课件共58页哦A电流表的示数为电流表的示数为2 AB原、副线圈匝数比为原、副线圈匝数比为1 2C电压表的示数为电压的有效值电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为原线圈中交变电压的频率为100 Hz第35页，此课件共58页哦要点三理想变压器的制约关系和动态要点三理想变压器的制约关系和动态分析分析学案导引学案导引1.理想变压器的电压、电流和输入功率与输出功率理想变压器的电压、电流和输入功率与输出功率之间存在怎样的制约关系？之间存在怎样的制约关系？2.如何分析变压器的动态变化情况？如何分析变压器的动态变化情况？第36页，此课件共58页哦1.电压电压制制约约：当：当变压变压器原、副器原、副线线圈的匝数比圈的匝数比(n1/n2)一定一定时时，输输出出电压电压U2由由输输入入电压电压U1决定，即决定，即U2n2U1/n1.2.电电流制流制约约：当：当变压变压器原、副器原、副线线圈的匝数比圈的匝数比(n1/n2)一定，一定，且且输输入入电压电压U1确定确定时时，原，原线线圈中的圈中的电电流流I1由副由副线线圈中圈中的的输输出出电电流流I2决定，即决定，即I1n2I2/n1.第37页，此课件共58页哦3.负载制约：负载制约：(1)变压器副线圈中的功率变压器副线圈中的功率P2由用户负由用户负载决定，载决定，P2P负负1P负负2(2)变压器副线圈中的电流变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压由用户负载及电压U2确确定，定，I2P2/U2；(3)总功率总功率P入入P线线P2，即变压器的输入功率是由，即变压器的输入功率是由输出功率决定的输出功率决定的第38页，此课件共58页哦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、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是RI2P2P1I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1.第39页，此课件共58页哦特特别别提醒：提醒：(1)电压电压的制的制约约关系，反映了感关系，反映了感应电动势应电动势的的因果关系因果关系(2)电电流和功率的制流和功率的制约约关系，体关系，体现现了能量守恒的了能量守恒的特点特点(3)理想理想变压变压器的副器的副线线圈可以看做圈可以看做负载负载的无阻的无阻电电源，与源，与副副线线圈圈组组成的成的电电路可以参照直流路可以参照直流电电路路动态动态分析的方法分析的方法第40页，此课件共58页哦(双选双选)为探究理想变压器原、副线圈电压、为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电和理想交流电流表流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关，导线电阻不计，如图所示当开关S闭闭合后合后()例例3第41页，此课件共58页哦AA1示数示数变变大，大，A1与与A2示数的比示数的比值值不不变变BA1示数示数变变大，大，A1与与A2示数的比示数的比值变值变大大CV2示数示数变变小，小，V1与与V2示数的比示数的比值变值变大大DV2示数不示数不变变，V1与与V2示数的比示数的比值值不不变变【审题审题指指导导】解答本解答本题时题时注意了解注意了解电电路的路的结结构，并正确理解原、副构，并正确理解原、副线线圈的功率、圈的功率、电压电压、电电流之流之间间的关系的关系第42页，此课件共58页哦【精精讲讲精析精析】电电源源电压电压有效有效值值不不变变，所以，所以V1示数不示数不变变，原、副，原、副线线圈的圈的电压电压之比等于匝数之比，匝数之比不之比等于匝数之比，匝数之比不变变，故故V2示数不示数不变变，V1与与V2示数的比示数的比值值也不也不变变，所以，所以C错误错误，D正确；当开关正确；当开关S闭闭合合后，副后，副线线圈圈电电路中的路中的电电阻减小，因阻减小，因为电压为电压不不变变，所以副，所以副线线圈圈电电路中的路中的电电流增大，流增大，A2的示数增大，的示数增大，原、副原、副线线圈的圈的电电流之比等于匝数反比，匝数之比不流之比等于匝数反比，匝数之比不变变，A1与与A2示数的比示数的比值值不不变变，A1的示数也增的示数也增大，所以大，所以A正确，正确，B错误错误第43页，此课件共58页哦【答案答案】AD【规规律律总结总结】处处理理这类问题这类问题的关的关键键是要分清是要分清变变量量与不与不变变量，弄清理想量，弄清理想变压变压器中各量器中各量间间的的联联系和制系和制约约关系，在理想关系，在理想变压变压器中，器中，U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定；I2由由U2和和负载电负载电阻决定阻决定I1由由I2和匝数比决定和匝数比决定第44页，此课件共58页哦变式训练变式训练3.(双选双选)如图，一理想变压器原副线圈匝数之比为如图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4 1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表下列结论正确的是下列结论正确的是()第45页，此课件共58页哦第46页，此课件共58页哦第47页，此课件共58页哦第48页，此课件共58页哦含多含多组组副副线线圈的圈的变压变压器器经经典案例典案例(10分分)如如图图所示，一台有两个副所示，一台有两个副线线圈的圈的变变压压器，原器，原线线圈匝数圈匝数n11100匝接入匝接入电压电压U1220 V的的电电路中路中(1)要求在两个副要求在两个副线线圈上分圈上分别别得到得到电压电压U26 V，U3110 V，它，它们们的匝数的匝数n2，n3分分别为别为多少？多少？第49页，此课件共58页哦(2)若在两副若在两副线线圈上分圈上分别别接上接上“6 V，20 W”“110 V，60 W”的两个用的两个用电电器，原器，原线线圈的圈的输输入入电电流流为为多少多少？第50页，此课件共58页哦【关键提醒关键提醒】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51页，此课件共58页哦【答案】【答案】(1)30匝匝550匝匝(2)0.36 A第52页，此课件共58页哦第53页，此课件共58页哦奇妙的保安器奇妙的保安器如图甲所示，如图甲所示，A是一个变压器的铁芯，是一个变压器的铁芯，B是进入户内是进入户内的两根电线，一根是火线，另一根是零线由于它们的两根电线，一根是火线，另一根是零线由于它们是双股并绕的，当点亮电灯是双股并绕的，当点亮电灯L时，流过缠绕部分的电流时，流过缠绕部分的电流方向在任何时候都是大小相同、方向相反的，因此电流方向在任何时候都是大小相同、方向相反的，因此电流产生的磁场总是相互抵消产生的磁场总是相互抵消的，在的，在C线圈中不会有感应电流这时控制电闸线圈中不会有感应电流这时控制电闸第54页，此课件共58页哦的电磁铁的电磁铁D不会工作，所以电器使用多些或少些都一不会工作，所以电器使用多些或少些都一样样第55页，此课件共58页哦而当某个用电器发生漏电，人触及带电的金属外壳时，而当某个用电器发生漏电，人触及带电的金属外壳时，情况就不同了这时电流通过人体导入地下情况就不同了这时电流通过人体导入地下(如图乙所示如图乙所示)，零线中并无电流通过这时铁芯中突然产生了磁场，零线中并无电流通过这时铁芯中突然产生了磁场，在在C线圈中就有感应电流产生，若将这个电流放大线圈中就有感应电流产生，若将这个电流放大之后推动控制电闸的电磁铁之后推动控制电闸的电磁铁D，就能自动切断电源，就能自动切断电源，人的安全就得到了保障保安器就是这样巧妙地区分触人的安全就得到了保障保安器就是这样巧妙地区分触电电流与用电电流的同时，可以看出电电流与用电电流的同时，可以看出第56页，此课件共58页哦这一类触电保安器并不能防止双手同时触摸火线与零线这一类触电保安器并不能防止双手同时触摸火线与零线时的触电事故，因为在这种情况下如同在火线与零线之时的触电事故，因为在这种情况下如同在火线与零线之间多接一个电灯一样间多接一个电灯一样那么保安器是否可以完全放心地替代接地线那么保安器是否可以完全放心地替代接地线呢？大家知道，接地线将每一个用电器的外壳都用呢？大家知道，接地线将每一个用电器的外壳都用导线与跟大地相通的导线相连接导线与跟大地相通的导线相连接第57页，此课件共58页哦一旦某个家用电器漏了电，电流便通过接地线直接将一旦某个家用电器漏了电，电流便通过接地线直接将电流导入地下，致使电流过载，熔丝断电流导入地下，致使电流过载，熔丝断电，避免人在触摸用电器时触电因此从理论上讲，电，避免人在触摸用电器时触电因此从理论上讲，保安器确实可替代接地线，不过话又得说回来，尽管保安器确实可替代接地线，不过话又得说回来，尽管保安器有如此奇妙的作用，通常还是应当加接地线为保安器有如此奇妙的作用，通常还是应当加接地线为宜这样可以做到双保宜这样可以做到双保险：一旦接地线连接不可靠，有保安器保安；一旦保安险：一旦接地线连接不可靠，有保安器保安；一旦保安器失灵还有接地线在防险器失灵还有接地线在防险第58页，此课件共58页哦