《变压器》课件（新人教版选修3-2）.ppt

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1、5.4 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3V3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V36V扫描仪扫描仪12V12V防身器防身器3000V3000V手机充电手机充电器器4.2V 4.4V 5.3V4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管 几万伏几万伏录音机录音机6V 9V 12V6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管 十几万伏十几万伏 但我们国家民用统一供电均为但我们国家民用统一供电均为220V220V，那么如何那么如何使这些额定电压不是使这些额定电压不是220V220V的电器设备正常工作的的电器设备正常工作

2、的呢？呢？几种常见的变压器一、一、变压器的构造变压器的构造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？

3、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（变化的磁场）再到场）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

4、直流电压U U1 1，副线圈电压副线圈电压U U2 2？U20理想变压器理想变压器 如果在能量转化的过程中能量损失很小，如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变能量损失，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想化模型。压器。这是物理学中又一种理想化模型。无铜损、铁损、磁损无铜损、铁损、磁损三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律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 E

5、2 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 理想变压器原副线圈的端电压之比等理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比于这两个线圈的匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即:U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P出出=P入入2.2.理想变

6、压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流电流跟它们的跟它们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

7、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=n

8、1 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，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B1

9、803 A练习练习2 2、一理想变压器，原线圈匝数、一理想变压器，原线圈匝数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只只并联的并联的“36V36V，60w”60w”的灯泡供电时，灯泡的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数正常发光。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=_=_。图图（a）A铁铁芯芯图图（b）C C练练3 3、钳形电流表钳形电流表的外形和结构如图（的外形和结构如图（a a）所示。图）所示。图（a a）中电流表的读数为）中电流表的读数为1.2A

10、 1.2A。图（。图（b b）中用同一电缆线）中用同一电缆线绕了绕了3 3匝，则匝，则A.A.这种电流表能测直流电流，图（这种电流表能测直流电流，图（b b）的读数为）的读数为2.4A2.4AB.B.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为0.4A0.4AC.C.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为3.6A3.6AD.D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b b）的读数为）的读数为3.6A3.6A练练4 4、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一

11、、为了保证用电安全，家庭居室的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的电路原般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图理简图 问：问：（1 1）电路正常工作时，）电路正常工作时，b b线圈是没有电流的，原因是线圈是没有电流的，原因是什么？什么？（2 2）如果站在地上的人不小心接触火线时，）如果站在地上的人不小心接触火线时，b b线圈为线圈为什么会产生感应电流？什么会产生感应电流？答案答案 （1 1）电流互感器）电流互感器a a侧两线圈完全相同，侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，产生的

12、磁场相互抵消，b b侧线圈磁通量总为零侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流而不变，线圈中不产生感应电流（2 2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，回发电厂，a a侧两线圈电流大小不等，产生侧两线圈电流大小不等，产生“剩剩余电流余电流”在铁芯中产生变化的在铁芯中产生变化的“剩余磁通剩余磁通”，b b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流流AVR1R2SA 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

13、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5 5、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、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 DU U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2

14、U 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，原一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为线圈匝数为n n1 1，两个副线圈

15、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，相应的电压分别为，相应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流，相应的电流分别为分别为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：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，匝，两个副线圈的匝数分别是两个副线圈的匝数分别是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为匝。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

16、圈中的电流。2.24A2.24A练练、如如图图所所示示：理理想想变变压压器器的的交交流流输输入入电电压压U U1 1=220V=220V，有有两两组组副副线线圈圈，其其中中n n2 2=36=36匝匝，标标有有“6V6V，9W9W”、“12V12V，12W12W”的的灯灯泡泡分分别别接接在两副线圈上均正常发光，求：在两副线圈上均正常发光，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 n2 2 13201320匝匝 n n3 3=72=72匝匝 （2 2）I I1

17、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，每个线所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，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n n1 1:n:n2 22 2：1.1.在不在不接负载的情况下，则（接负载的情况下，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

18、 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 1两端两端接交流电接交流电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

19、3。n n3 322002200匝匝例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比例、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为为4:14:1，原线圈中的电阻，原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载与副线圈中的负载电阻电阻B B阻值相等。阻值相等。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 1:1616（2 2）1 1:4 4 （3 3）UB=174U练练习习、如如图图所所示示，一一理理想想变变压压器器原原、副副线线圈圈的的匝匝数数比比为为n n1 1：n n2 2=3=3：1 1，有有四四只只相相同同的的灯灯泡泡连连入入电电路路中中，若若灯灯泡泡L L2 2、L L3 3、L L4 4均均能能正正常常发发光光，则灯泡则灯泡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