高中物理选修3-2变压器课件.ppt

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1、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 但我国民用统一供电均为但我国民用统一供电均为220V220V，那么如何使这些额，那么如何使这些额定电压不是定电压不是220V220V的电器设备正常工作的呢？的电器设备正常工作的呢？ 因此因此需要改变电压，以适应各种不同电压的需要。需要改变电压，以适应各种不同电压的需要。

2、变压器变压器用什么设备来改变电压，达到所需的正常工作电压呢？2.2.示意图示意图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) )匝数为匝数为n n1 1（与电源相连）（与电源相连）（3 3）副线圈）副线圈( (次级线圈次级线圈) )匝数为匝数为n2，与负载相连与负载相连4.4.输入电压：输入电压：U U1 1; ; 输出电压：输出电压：U U2 2. .n1n2问题：问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器副线圈和原线圈电路是否

3、相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接圈接交变电压交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎是怎样产生的？样产生的？铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n2 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)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 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

4、个线圈上，一个线圈连到连到交流电源交流电源的两端，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。 故变压器只有工作在故变压器只有工作在交流电路中交流电路中。（原线圈接的电流、。（原线圈接的电流、电压要变，原副线圈才有电压要变，原副线圈才有变化的磁通量，变化的磁通量，才会有互感才会有互感现象，变压器才可以起到变压作用。）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，磁通量的变化量磁通量的变化量 、磁通量的变化率磁通量的变化率都相

5、同。都相同。若学生电源为稳定直流电，小灯泡还会亮吗？ 如果在如果在电能电能-磁场能磁场能-电能的转换电能的转换过程中过程中能量损失很小，能够能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。想化模型。无铜损、铁损、磁损无铜损、铁损、磁损 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%

6、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（理想变压器）是没有问题的。变压器）是没有问题的。下面我们定量下面我们定量分析理想变压分析理想变压器的变压规律。器的变压规律。I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应电原、副线圈中产生的感应电动势分别是：动势分别是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t tE1 1/n/n1 1= = E2 2/n/n2 2原线圈回路有：原线圈回路有：U U1 1 E E1 1=I=I1 1r r1 1 0 0则则U U1 1=E=E1 1副线圈回路有：副线圈回路有： 则则U

7、U2 2=E=E2 2所以：所以：U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2 因不考虑原副线圈的内阻E E2 2 U2=I=I2 2r r2 2 0 01、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 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注：此公式无论副线圈一端是空载还是有注：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载，或多个副线圈都是适用的。负载，或多个副线圈都是适用的。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

8、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1221nnII3.3.理想变压器的副线圈可看做给用户供电理想变压器的副线圈可看做给用户供电无内阻的电源，无内阻的电源，对负载电路对负载电路（副线圈电路副线圈电路）进行动态分析时，可以参照进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法直流电路动态分析的方法特别提醒：1.1.理想变压器理想变压器变的是变的是交变电流的电压、电流；交变电流的电压、电流；不变的是不变的是直流电压、电流和交流电的周期、频率、功率直流电压、电流和交流电的周期、频率、功率和和能量。能量。2.2.理想变压器的理想变压器的输出功率决定输入功率输出功率决定输

9、入功率的大小，当副线的大小，当副线圈断路或无用电器耗能时，圈断路或无用电器耗能时，P P入入=P=P出出=0=0 例例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，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，图中电流表运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表则电流表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B例例2 2、一理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原

10、线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在电压接在电压220V220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对11 11只并只并联的联的“36V“36V，60w”60w”的灯泡供电时，灯泡正的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数常发光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通过原线圈的电流通过原线圈的电流 I I1 1 =_ =_。1803 A变式训练变式训练一理想变压器原、副线圈的匝数一理想变压器原、副线圈的匝数比为比为n n1 1n n2 21 12 2，电源电压，电源电压u u220sin220sintt V V，原线圈电路中接入一熔断电流，原线圈电路中接入一熔断电流I

11、 I0 01 A1 A的的保险丝，副线圈中接入一可变电阻保险丝，副线圈中接入一可变电阻R R，如图所，如图所示，为了使保险丝不致熔断，调节示，为了使保险丝不致熔断，调节R R时，其阻时，其阻值最低不能小于值最低不能小于( () )C 例例3.3.如图所示的理想变压器，原副线圈如图所示的理想变压器，原副线圈的匝数比的匝数比n n1 1n n2 21 12 2，U U1 1220sin220sintt V V，n n1 111001100匝，以下说法中正确的是匝，以下说法中正确的是( () )BC (2010年高考天津卷年高考天津卷)为探究理想变压器原、副线圈电为探究理想变压器原、副线圈电压、电流

12、的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦压、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交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分电路中分别接了理想交流电压表别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表和理想交流电流表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闭合后闭合后()AA1示数变大，示数变大，A1与与A2示数的比值不变示数的比值不变BA1示数变大，示数变大，A1与与A2示数的比值变大示数的比值变大CV2示数变小，示数变小，V1与与V2示数的比值变大示数的比值变大DV2示数不变，示数不变，V1与与V2示数的比值不变

13、示数的比值不变ADAVR1R2SA A.U .U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大C C.U .U 减小、减小、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小D D.U .U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 不变不变B B.U .U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大练练4 4、 如图所示：理想变压器的原线圈接高如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S S原原来闭合，且来闭合，且R R1 1=R=R2 2，现将现将S S断开，那么交流电断开，那么交流电压表的示数压表的示数U U

14、、交流电流表的示数、交流电流表的示数I I 和用电器和用电器上上R R1 1的功率的功率P P1 1将分别是：将分别是： D D 例例5.如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数匝数n11100 匝接入电压匝接入电压U1220 V的电路中的电路中(1)要求在两个副线圈上分别得到电压要求在两个副线圈上分别得到电压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)若在两副线圈上分别接上若在两副线圈上分别接上“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

15、入电流为多少？练习练习如图所示，理想变压器的原线圈接上如图所示，理想变压器的原线圈接上220V220V交流电压，副线圈有交流电压，副线圈有A A、B B两组，两组，A A组接组接44的电阻，的电阻，B B组接规格为组接规格为“10V24W10V24W”的灯泡。已知的灯泡。已知A A组的线圈匝数为组的线圈匝数为3030匝，两端电压为匝，两端电压为6V6V，灯泡，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。正常发光，求原线圈的匝数和电流。12122203011006U nnU匝2222U6P9WR4223311I UI U924I0.15AU2201. 1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n

16、2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 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路串联，原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数匝数少于副线圈匝数钳式电流仪钳式电流仪一、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