高二物理变压器课件.ppt

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1、1 1介绍变压器的构造介绍变压器的构造 :原线圈：跟电源相连，用绝缘线绕成的原线圈：跟电源相连，用绝缘线绕成的副线圈：跟负载相连，用绝缘线绕成的副线圈：跟负载相连，用绝缘线绕成的闭合铁芯闭合铁芯:是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。防止涡流造成能量损失而成。防止涡流造成能量损失.34121234铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈U1U2U2U12021/8/11 星期三12 2变压器的工作原理变压器的工作原理:问题问题:如果在原线圈上接上恒定电压如果在原线圈上接上恒定电压,副线副线圈有无电流圈有无电流.为什么为什么?接交变电压呢接交变电压呢?问题：原、副线圈并没有直接连

2、接，为问题：原、副线圈并没有直接连接，为什么副线圈两端的电压表会有读数？什么副线圈两端的电压表会有读数？(1)(1)套在变压器铁芯上的两只线圈起什么作用？套在变压器铁芯上的两只线圈起什么作用？讨论讨论:(2)根据分析，原、副线圈即使不套在闭合根据分析，原、副线圈即使不套在闭合铁芯上，它们之间仍然存在电磁感应关系，铁芯上，它们之间仍然存在电磁感应关系，那么为什么说铁芯是变压器的必要组成部那么为什么说铁芯是变压器的必要组成部分？分？2021/8/11 星期三2没有铁芯但靠得很近的原、副线圈的确存在互没有铁芯但靠得很近的原、副线圈的确存在互感关系，但它传输电能的效率太差，因为大部感关系，但它传输电能

3、的效率太差，因为大部分磁感线都流失在线圈外，漏失的磁感线不会分磁感线都流失在线圈外，漏失的磁感线不会在原、副线圈之间起传输电能作用。而铁芯由在原、副线圈之间起传输电能作用。而铁芯由于被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯上，大于被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯上，大大增强了变压器传输电能的效率。大增强了变压器传输电能的效率。原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都相同，由于原、通量和磁通量的变化时刻都相同，由于原、副线圈中有交变电流而发生了互感现象，副线圈中有交变电流而发生了互感现象，使电能可以通过交变磁场从原线圈到达副使电能可以通过交变磁场从

4、原线圈到达副线圈线圈 归纳归纳:2021/8/11 星期三3（1 1）原、副线圈之间的电压关系）原、副线圈之间的电压关系 :由于原、副线圈中的电流共同产生的磁通由于原、副线圈中的电流共同产生的磁通量相同，因而这两个线圈的每匝产生的感量相同，因而这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。应电动势相等。原、副线圈中产生感应电动势大小分别为：原、副线圈中产生感应电动势大小分别为：由此得由此得:理想变压器的规律理想变压器的规律:2021/8/11 星期三4根据自感现象，原线圈中感应电动势根据自感现象，原线圈中感应电动势E1E1起阻碍电起阻碍电流变化的作用，跟加在原线圈两端电压流变化的作用，跟加在原线圈两端

5、电压U1U1的作用的作用相反，且电阻很小，则有相反，且电阻很小，则有E1E1U1U1。副线圈相当于。副线圈相当于一个电源，感应电动势一个电源，感应电动势E2E2相当于电源的电动势，相当于电源的电动势，内阻很小，则有内阻很小，则有E2E2U2U2，所以得所以得:若若:n2:n2n1 n1 时，时，U2U2U1U1，称升压变压器，称升压变压器 若若:n2:n2n1 n1 时，时，U2U2U1U1，称降压变压器，称降压变压器2021/8/11 星期三5结论：理想变压器（这种忽略原、结论：理想变压器（这种忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器称为理想变压器）的失的变

6、压器称为理想变压器）的原副、线圈的两端电压之比等于原副、线圈的两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。从能量角这两个线圈的匝数比。从能量角度看，变压器不能产生电能，它度看，变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能只是通过交变磁场传输电能 2021/8/11 星期三6大型变压器铁芯中漏磁可以忽略不计，电能大型变压器铁芯中漏磁可以忽略不计，电能没有通过电磁波辐射出去，铜导线绕成的线没有通过电磁波辐射出去，铜导线绕成的线圈电阻很小，不计导线上的热损，即无铜损。圈电阻很小，不计导线上的热损，即无铜损。硅钢片极薄，且彼此绝缘，由于电感产生的硅钢片极薄，且彼此绝缘，由于电感产生的涡流可忽略，即无铁损。所

7、以大型变压器均涡流可忽略，即无铁损。所以大型变压器均可认为是理想变压器，即无任何电能损失。可认为是理想变压器，即无任何电能损失。因此因此:P:P入入P P出出 （2 2）变压器原、副线圈功率的关系）变压器原、副线圈功率的关系:2021/8/11 星期三7 变压器输入功率的大小随输出功率大小变压器输入功率的大小随输出功率大小变化而变化变化而变化,副线圈消耗功率越大副线圈消耗功率越大,原线原线圈输入的功率就越大圈输入的功率就越大.（3 3）变压器原、副线圈电流与匝数的关系）变压器原、副线圈电流与匝数的关系:因为：因为：P P入入P P出，即出，即I1U1I1U1I2U2I2U2，而，而U1/U2=

8、n1/n2U1/U2=n1/n2所以所以:2021/8/11 星期三8提问：根据以上分析，请同学想想看提问：根据以上分析，请同学想想看,原、副原、副线圈的导线粗细为不什么不同？这样做有什线圈的导线粗细为不什么不同？这样做有什么好处？么好处？提问提问:你能直接看出哪是高压线圈你能直接看出哪是高压线圈?2021/8/11 星期三9U1,U2U1,U2是原、副线圈两端的电压是原、副线圈两端的电压,不可习不可习惯地以为一定也是原副线圈上所接用电惯地以为一定也是原副线圈上所接用电器两端的电压器两端的电压 44问题讨论问题讨论:（1）U1,U2是哪两端的电压？是哪两端的电压？UO U1 U22021/8/

9、11 星期三10如图如图14-1714-17所示所示,理想变压器初级线圈接一理想变压器初级线圈接一个灯泡个灯泡,次级线圈接次级线圈接3 3个相同的灯泡个相同的灯泡,均正常均正常发光发光,求变压器初、次级匝数之比和求变压器初、次级匝数之比和U1U1、U2U2之比之比U1 U2 2021/8/11 星期三11(2)变压器能改变直流的电压吗？变压器能改变直流的电压吗？图中的图中的T是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈绕向如图所示，绕向如图所示，D是理想二极管（有单向导电性）是理想二极管（有单向导电性）金属棒金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，可在两条平行的金属导轨上

10、沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里。若电流计磁场方向垂直纸面向里。若电流计G中有电流通中有电流通过，则过，则ab棒的运动可能是棒的运动可能是 A A向左匀速运动向左匀速运动 B B向右匀速运动向右匀速运动C C向左匀加速运动向左匀加速运动D D向右匀加速运动向右匀加速运动 E.E.变加速运动变加速运动2021/8/11 星期三12结论结论:变压器对恒定电流不能变压变压器对恒定电流不能变压,对直流对直流电也能变压。但是它只能使电流大小不断电也能变压。但是它只能使电流大小不断变化的直流电变压。变化的直流电变压。(3)(3)公式公式U1U1U2=n1U2=n1n2n2，对这样的变压器，对这样的变压器怎

11、么适用吗？怎么适用吗？2021/8/11 星期三13例：在绕制变压器时，某人误将两个线圈例：在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图绕在图1313所示变压器铁芯的左右两个臂上。所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈中间的臂。已知线圈1 1、2 2的匝数之比的匝数之比n1n1n2=2:1n2=2:1。在不接负载的情况下。在不接负载的情况下 A当线圈当线圈1输入电压输入电压220伏时，线圈伏时，线圈2输出电压为输出电压为110伏。伏。B当线圈当线圈

12、1输入电压输入电压220伏时，线圈伏时，线圈2输出电压为输出电压为55伏。伏。C当线圈当线圈2输入电压输入电压110伏时，线圈伏时，线圈1输出电压输出电压220伏。伏。D当线圈当线圈2输入电压输入电压110伏时，线圈伏时，线圈1输出电压为输出电压为110伏伏 2021/8/11 星期三14(4)(4)如何计算用双线绕制的变压器的电压比？如何计算用双线绕制的变压器的电压比？例如图例如图1515所示，一理想变压器的原、副所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线圈线圈分别由双线圈abab和和cdcd（匝数都是（匝数都是n1n1）、）、efef和和ghgh（匝数都是（匝数都是n2n2）组成，用）组成，

13、用I1I1和和U1U1表表示输入电流和电压，示输入电流和电压，I2I2和和U2U2表示输出的电表示输出的电流和电压。在下列二种连接法中，电压和流和电压。在下列二种连接法中，电压和电流比为多少电流比为多少?(A(A）b b与与c c相连，以相连，以a a、d d为输为输入端；入端；f f与与g g相连，相连，e e、h h为输出为输出端端 （B B）a a与与c c相连，相连，b b与与d d相连作相连作为输入端；为输入端；f f与与g g相连，以相连，以e e、h h为输出端。为输出端。2021/8/11 星期三15(5)若副线圈有多组线圈组成若副线圈有多组线圈组成,变压器规律怎样变压器规律怎

14、样A A、理想变压器电压跟匝数的关系：、理想变压器电压跟匝数的关系：C C、理想变压器电流跟匝数的关系：、理想变压器电流跟匝数的关系：B B、理想变压器功率的关系：、理想变压器功率的关系：P P入入P P出出 即：即：U1I1=U2I2+U3I3n1I1=n2I2+n3I32021/8/11 星期三165、变压器规律应用：、变压器规律应用：（6）副线圈的电流频率多大？）副线圈的电流频率多大？副线圈的电流频率与原线圈相同副线圈的电流频率与原线圈相同例例1 1：有一匝数比为：有一匝数比为10:110:1的变压器的变压器,当原线圈两端所加电压为图甲所示当原线圈两端所加电压为图甲所示的规律变化时的规律

15、变化时,试画出副线圈输出电试画出副线圈输出电压随时间变化图线。压随时间变化图线。2021/8/11 星期三1720uab0T/2 T tucd0T/2 T t2021/8/11 星期三18 2 2、如图、如图1717所示，理想变压器的副线圈上所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡通过输电线接两个相同的灯泡L1L1和和L2L2，输，输电线的等效电阻为电线的等效电阻为R.R.开始时，电键开始时，电键K K断开，断开，当当K K接通时，以下说法中正确的是：接通时，以下说法中正确的是：A A副线圈两端副线圈两端M M、N N的输出电压减小。的输出电压减小。B B副线圈输电线等效电阻副线圈

16、输电线等效电阻R R上的电压降增大。上的电压降增大。C C通过灯泡通过灯泡L1L1的电流减小。的电流减小。D D原线圈中的电流增大。原线圈中的电流增大。2021/8/11 星期三19例例3 3、(2000(2000年北京、安徽春季高考题年北京、安徽春季高考题)如如图图14-1514-15所示所示,理想变压器的原副线圈匝数理想变压器的原副线圈匝数之比之比n1n2=41n1n2=41原线圈回路中电阻原线圈回路中电阻A A与副与副线圈回路中负载电阻线圈回路中负载电阻B B相等相等.a.a、b b端加一定端加一定交流电压后交流电压后,两电阻消耗的电功率之比两电阻消耗的电功率之比PAPB=,PAPB=,

17、两电阻两端电压之比两电阻两端电压之比uAuB=.uAuB=.2021/8/11 星期三204.4.如图如图14-1814-18所示是一个理想变压器所示是一个理想变压器,K,K为为单刀双掷电键单刀双掷电键,P,P是滑动变阻器滑动触头是滑动变阻器滑动触头,U1,U1为加在原线圈两端的电压为加在原线圈两端的电压,I1,I1为原线圈为原线圈上的电流强度上的电流强度,则则()A.保持保持U1及及P的位置不的位置不变变,K由由a合在合在b时时,I1将增大将增大 B.保持保持P的位置及的位置及U1不不变变,K由由b合在合在a时时,R消耗的功率减小消耗的功率减小 C.保持保持U1不不变变,K合在合在a处处,使

18、使P上滑上滑I1将将 D.保持保持P的位置不的位置不变变,K合在合在a时时,若若U1增大增大,I1将增大将增大2021/8/11 星期三21 如如图图所示所示M为为理想理想变压变压器器.电电源源电压电压不不变变.当当变变阻器的滑阻器的滑动头动头P向上移向上移动时动时,读读数数发发生生变变化的化的电电表是表是AA1 BA2 CV1 D V22021/8/11 星期三22如图所示，交流发电机电动势的有效值如图所示，交流发电机电动势的有效值=20V=20V，内阻不计，它通过一个，内阻不计，它通过一个R=6R=6的指的指示灯连接变压器。变压器输出端并联示灯连接变压器。变压器输出端并联2424只只彩色小

19、灯泡，每只灯泡都是彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V 0.25W”6V 0.25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：，灯泡都正常发光，导线电阻不计。求：（1 1）降压变压器初级、次级线圈匝数比；）降压变压器初级、次级线圈匝数比；（2 2）发电机的输出功率。）发电机的输出功率。2021/8/11 星期三23 如图示如图示,一个理想变压器一个理想变压器,O为副线圈的为副线圈的中心抽头中心抽头,电路中的两个电阻的大小相同电路中的两个电阻的大小相同,设开头设开头K闭合前后原线圈的电流为闭合前后原线圈的电流为I1和和I2,则电流则电流I1:I2为为:A.1:1 B.2:1 C.1:2 D.上述选项均不正

20、确上述选项均不正确.2021/8/11 星期三24如图如图16-216-2所示电路中要使电流表读数变所示电路中要使电流表读数变大，可采用的方法有大，可采用的方法有 （）A.A.将将R R上的滑片向上移动上的滑片向上移动.B.B.将将R R上的滑片向下移动上的滑片向下移动.C.C.将电键将电键S S由由1 1掷向掷向2 2 D.D.将电键将电键S S由由1 1掷向掷向3 32021/8/11 星期三25将电阻将电阻R1R1和和R2R2如图如图16-316-3甲所示接在变压器上，变甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为压器原线圈接在电压恒为U U的交流电源上，的交流电源上，R1R1和和R2R2上的电功率之比为上的电功率之比为2 2：1 1，若其它条件不变，只，若其它条件不变，只将将R1R1和和R2R2改成如图乙接法，改成如图乙接法，R1R1和和R2R2上的功率之比上的功率之比为为1 1：8 8。若甲图中原线圈电流为。若甲图中原线圈电流为I1I1，乙图中原线，乙图中原线圈电流为圈电流为I2I2，求：（，求：（1 1）两组副线圈的匝数之比；）两组副线圈的匝数之比；（2 2）I1I1和和I2I2之比。之比。2021/8/11 星期三26演讲完毕，谢谢观看！2021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28