高中物理選修32精品課件5.4變壓器PPT課件

1、5.4變壓器變壓器幾種常見(jiàn)的變壓器一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造1.1.示意圖示意圖 u1u2 n1n2原原線線圈圈副副線線圈圈鐵鐵芯芯2.2.構(gòu)造：構(gòu)造：（1 1）閉合鐵芯）閉合鐵芯 （絕（絕緣硅鋼片疊合而成）緣硅鋼片疊合而成）（2 2）原線圈（初級(jí)線）原線圈（初級(jí)線圈）：其匝數(shù)用圈）：其匝數(shù)用n n1 1表示表示（3 3）副線圈（次級(jí)線）副線圈（次級(jí)線圈）：其匝數(shù)用圈）：其匝數(shù)用n n2 2表示表示（4 4）輸入電壓：）輸入電壓：u u1 1; ; 輸出電壓：輸出電壓：u u2 2. .3.3.電路圖中符號(hào)電路圖中符號(hào)n1n2問(wèn)題：?jiǎn)栴}：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？變壓器副線圈和原

2、線圈電路是否相通？ 變壓器原副線圈不相通，那么在給原線變壓器原副線圈不相通，那么在給原線圈接圈接交變電壓交變電壓u u1 1后，副線圈電壓后，副線圈電壓u u2 2是怎是怎樣產(chǎn)生的？樣產(chǎn)生的？鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣 u1u2 n1n2實(shí)驗(yàn)結(jié)論：原副線圈兩端電壓之比等于原副線圈兩端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)比。這兩個(gè)線圈的匝數(shù)比。 次數(shù)次數(shù)12345u1u2v1v2研究原副線圈兩端電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究原副線圈兩端電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律i1i2n1n2u1u2原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：動(dòng)勢(shì)分別是：e e1 1=

3、n=n1 1/ / t te e2 2=n=n2 2/ / t te1 1/n/n1 1= = e2 2/n/n2 2原線圈回路有：原線圈回路有：u u1 1 e e1 1=i=i1 1r r1 1 0 0則則u u1 1=e=e1 1副線圈回路有：副線圈回路有： e e2 2=u=u2 2 +i+i2 2r r2 2 uu2 2則則u u2 2=e=e2 2若不考慮原副線圈的內(nèi)阻，則若不考慮原副線圈的內(nèi)阻，則u u1 1=e=e1 1；u u2 2=e=e2 2則：則：u u1 1/u/u2 2= n= n1 1/n/n2 2 理想變壓器原副線圈的理想變壓器原副線圈的端電壓之比端電壓之比等于

4、等于這兩個(gè)線圈的這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比匝數(shù)之比n n2 2 n n1 1 u u2 2 u u1 1 -升壓變壓器升壓變壓器n n2 2 n n1 1 u u2 2 u u1 1 -降壓變壓器降壓變壓器u u1 1/u/u2 2= n= n1 1/n/n2 2四、理想變壓器的變流規(guī)律四、理想變壓器的變流規(guī)律問(wèn)題：?jiǎn)栴}：原副線圈的電流可能滿足何規(guī)律？原副線圈的電流可能滿足何規(guī)律？1.1.理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率即即: : u u1 1i i1 1=u=u2 2i i2 2i i 1 1/ i/ i 2 2= u= u2 2 / / u u1 1= n= n2

5、 2 / / n n1 1p p入入= = p p出出2.2.理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比數(shù)成反比i i 1 1/ i / i 2 2= n= n2 2 / n/ n1 1 變壓器工作時(shí)，高壓線圈匝數(shù)多而變壓器工作時(shí)，高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；通過(guò)的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，應(yīng)當(dāng)?shù)蛪壕€圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。用較粗的導(dǎo)線繞制。 這也是判定高壓這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法。線圈和低壓線圈的一種方法。此公式只適用于此公式只適用于一個(gè)副線圈一個(gè)副線圈的變壓器的變壓器

6、u u1 1i i1 1i i2 2n n1 1n n2 2u u2 2r r 輸入輸出電壓、電流、功率大小之間輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關(guān)系的因果關(guān)系 1.1.輸入功率輸入功率p p1 1由輸出功率由輸出功率p p2 2決定；決定； p1p22.u2.u1 1由電源決定；由電源決定；3.u3.u2 2由由u u1 1和匝數(shù)比決定；和匝數(shù)比決定； u u2 2n n2 2/n/n1 1uu1 14.i4.i2 2由由u u2 2和負(fù)載決定；和負(fù)載決定； i2u2r5.i5.i1 1由由i i2 2和匝數(shù)比決定；和匝數(shù)比決定； i i1 1n n2 2/n/n1 1ii2 2【例例1

7、 1】理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左，當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，圖中電流做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，圖中電流表表a a1 1的示數(shù)的示數(shù)12ma12ma，則電流表，則電流表a a2 2的示數(shù)為的示數(shù)為（ ）a a3ma b3ma b0 c0 c48ma 48ma d d與負(fù)載與負(fù)載r r的值有關(guān)的值有關(guān)解析：變壓器只能工作于交流電路，解析：變壓器只能工作于交流電路，不能工作在恒定電流和恒定電壓的電不能工作在恒定電流和恒定電壓的電路，導(dǎo)體棒向左勻速切割磁感線時(shí)，路，導(dǎo)體棒向左勻速

8、切割磁感線時(shí)，在線圈在線圈n n1 1中通過(guò)的是恒定電流，不能中通過(guò)的是恒定電流，不能引起穿過(guò)線圈引起穿過(guò)線圈n n2 2的磁通量變化，在副的磁通量變化，在副線圈線圈n n2 2上無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)，所以上無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)，所以a a2 2中無(wú)電流通過(guò)。中無(wú)電流通過(guò)。 【例例2 2】一理想變壓器，其原線圈一理想變壓器，其原線圈22002200匝，匝，副線圈副線圈440440匝，并接一個(gè)匝，并接一個(gè)100100的負(fù)載電的負(fù)載電阻，如圖所示。阻，如圖所示。（1 1）當(dāng)原線圈接在）當(dāng)原線圈接在44v44v直流電源電源上直流電源電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為時(shí)，電壓表示數(shù)為_(kāi)v,_v,電流表示電流表示數(shù)為數(shù)為_(kāi)

9、a._a.（2 2）當(dāng)原線圈接在）當(dāng)原線圈接在220v220v交變電源上時(shí)，交變電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為電壓表示數(shù)為_(kāi)v_v，電流表示數(shù)為，電流表示數(shù)為_(kāi)a,_a,此時(shí)輸入功率為此時(shí)輸入功率為_(kāi)w._w.00440.4419.36u u1 1u u2 2= =n n1 1n n2 22202203636= =11001100n n2 2n n2 2= =180180180u u2 2p p2 2i i2 2= =n n2 2n n1 1i i1 1i i2 218018011116060110011003636= =n n2 2 p p2 2=n n1 1 u u2 2= =3 3a a解：解：

10、所以：所以：3 a練習(xí)練習(xí)1.1.一理想變壓器，原線圈匝數(shù)一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n n1 1=1100=1100，接在電壓接在電壓220v220v的交流電源上，當(dāng)它對(duì)的交流電源上，當(dāng)它對(duì)1111只并只并聯(lián)的聯(lián)的“36v36v，60w”60w”的燈泡供電時(shí)，燈泡正常的燈泡供電時(shí)，燈泡正常發(fā)光。由此可知副線圈的匝數(shù)發(fā)光。由此可知副線圈的匝數(shù)n n2 2=_=_，通，通過(guò)原線圈的電流過(guò)原線圈的電流 i i1 1 =_ =_。練習(xí)練習(xí)2 2、如圖所示，一理想變壓器原、如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為副線圈的匝數(shù)比為n n1 1：n n2 2=3=3：1 1，有四只，有四只相同的燈泡連入電路

11、中，若燈泡相同的燈泡連入電路中，若燈泡l l2 2、l l3 3、l l4 4均能正常發(fā)光，則燈泡均能正常發(fā)光，則燈泡l l1 1（ ）a a、也能正常發(fā)光、也能正常發(fā)光b b、較另三個(gè)燈暗些、較另三個(gè)燈暗些c c、將會(huì)燒壞、將會(huì)燒壞d d、不能確定、不能確定1n2n1l3l4l1u1l2a五、幾種常用變壓器五、幾種常用變壓器1.1.自耦變壓器自耦變壓器u2u1abpu1u2n1n2升壓變壓器升壓變壓器n1n2u1u2降壓變壓器降壓變壓器問(wèn)題：有沒(méi)有只問(wèn)題：有沒(méi)有只用一組線圈來(lái)實(shí)用一組線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓的變壓器？現(xiàn)變壓的變壓器？ 自耦變壓器自耦變壓器的原副線圈共用的原副線圈共用一個(gè)線圈一個(gè)線圈2.

12、2.互感器互感器 a電流互感器電流互感器電壓互感器電壓互感器v 使用時(shí)把原線圈使用時(shí)把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)匝數(shù)多于副線圈匝數(shù) 使用時(shí)把原線圈使用時(shí)把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)例例3.3.鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a a）所示。）所示。圖（圖（a a）中電流表的讀數(shù)為）中電流表的讀數(shù)為1.2a 1.2a 圖（圖（b b）中用同）中用同一電纜線繞了一電纜線繞了3 3匝，則匝，則 ( ( ) ) a.a.這種電流表能測(cè)直流的讀數(shù)為這種電流表能測(cè)直流的讀數(shù)為2.4a2.4ab.b.

13、這種電流表能測(cè)交流電流，這種電流表能測(cè)交流電流，圖（圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為0.4a0.4ac.c.這種電流表能測(cè)交流電流，這種電流表能測(cè)交流電流，圖（圖（b b ) )的讀數(shù)為的讀數(shù)為3.6a3.6ad.d.這種電流表既能測(cè)直流這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流，電流，又能測(cè)交流電流，圖圖 （b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為3.6a 3.6a 圖（圖（a）a鐵鐵芯芯圖（圖（b）c例例4.4.為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路前端一般都安裝漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，如圖所示是保前端一般都安裝漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，如圖所示是保護(hù)開(kāi)關(guān)的電路原理簡(jiǎn)圖護(hù)開(kāi)關(guān)的電路原理簡(jiǎn)圖 問(wèn)：

14、（問(wèn)：（1 1）電路正常工作時(shí)，）電路正常工作時(shí)，b b線圈是沒(méi)有電線圈是沒(méi)有電流的，原因是什么？流的，原因是什么？（2 2）如果站在地上的人不小心接觸火線時(shí)，）如果站在地上的人不小心接觸火線時(shí)，b b線圈為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？線圈為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？答案答案 （1 1）電流互感器）電流互感器a a側(cè)兩線圈完全相同，側(cè)兩線圈完全相同，流過(guò)兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們流過(guò)兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，b b側(cè)線圈磁通量總為零側(cè)線圈磁通量總為零而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流（2 2）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地

15、流）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流回發(fā)電廠，回發(fā)電廠，a a側(cè)兩線圈電流大小不等，產(chǎn)生側(cè)兩線圈電流大小不等，產(chǎn)生“剩剩余電流余電流”在鐵芯中產(chǎn)生變化的在鐵芯中產(chǎn)生變化的“剩余磁通剩余磁通”，b b側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流流練習(xí)練習(xí)3.3.（19991999全國(guó)卷）如圖是全國(guó)卷）如圖是4 4種亮度可種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路的示意圖，它們所用的燈調(diào)的臺(tái)燈的電路的示意圖，它們所用的燈泡相同，且都是泡相同，且都是“220v 40w”220v 40w”，當(dāng)燈泡消，當(dāng)燈泡消耗的功率都調(diào)至耗的功率都調(diào)至20w20w時(shí)，哪種臺(tái)燈消耗的時(shí)，哪種臺(tái)燈消

16、耗的功率最??？功率最??？答案答案 c c解析解析 理想變壓器的輸入功率等于輸理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，在變壓器上是沒(méi)有功率損失出功率，在變壓器上是沒(méi)有功率損失的，所以含有變壓器的臺(tái)燈消耗功率的，所以含有變壓器的臺(tái)燈消耗功率就等于燈泡消耗的功率而其余三種就等于燈泡消耗的功率而其余三種電路中有另外的變阻器，除燈泡消耗電路中有另外的變阻器，除燈泡消耗功率外，在變阻器上有額外的功率損功率外，在變阻器上有額外的功率損失失六、解決有多個(gè)副線圈的理想變壓器的問(wèn)題六、解決有多個(gè)副線圈的理想變壓器的問(wèn)題 一個(gè)原線圈多個(gè)副線圈的理想變壓器，原一個(gè)原線圈多個(gè)副線圈的理想變壓器，原線圈匝數(shù)為線圈匝數(shù)為n n1

17、 1，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為n n2 2和和n n3 3，相應(yīng)的電壓分別為相應(yīng)的電壓分別為u u1 1、u u2 2和和u u3 3，相應(yīng)的電流分別，相應(yīng)的電流分別為為i i1 1、i i2 2和和i i3 3，根據(jù)變壓器的工作原理可得：，根據(jù)變壓器的工作原理可得： 11221unun 11332unun12由 （） （） 式 得 ：2233u(3)unnpp入出根據(jù)得112233i ui ui u -4（ ）134將（ ）（ ）式代入（ ）式得3112223222i unni ui unn112233i ni ni n【例例5 5】一臺(tái)理想變壓器原線圈匝數(shù)一臺(tái)理想變壓

18、器原線圈匝數(shù)n n1 111001100匝，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別是匝，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。若通過(guò)兩個(gè)副線圈中的電匝。若通過(guò)兩個(gè)副線圈中的電流分別為流分別為i i2 21a1a，i i3 34a4a，求原線圈中的，求原線圈中的電流。電流。 解析：對(duì)于理想變壓器，輸入功率解析：對(duì)于理想變壓器，輸入功率與輸出功率相等，則有與輸出功率相等，則有i i1 1n n1 1i i2 2n n2 2i i3 3n n3 3i i1 1（i i2 2n n2 2i i3 3n n3 3）n n1 1（1 160604 4600600）110011002.

19、24a2.24a例例6 6、如圖所示：理想變壓器的交流輸入、如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓電壓u u1 1=220v=220v，有兩組副線圈，其中，有兩組副線圈，其中n n2 2=36=36匝，標(biāo)有匝，標(biāo)有“6v6v，9w”9w”、“12v12v，12w”12w”的燈的燈泡分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光，求：泡分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光，求：（1 1）原線圈的匝數(shù)為）原線圈的匝數(shù)為n n1 1和另一副線圈的匝和另一副線圈的匝數(shù)數(shù)n n3 3. .（2 2）原線圈的電流）原線圈的電流i i1 1。n3n2n1解：（解：（1 1）由于兩燈均正常發(fā)光，）由于兩燈均正常發(fā)光，所以有：所以有：u u2 2=6v=6v，u u3 3=12v=12v根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，有：根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，有：