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的變壓器一、變壓器的構造一、變壓器的構造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.構造：構造：（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（初級線）原線圈（初級線圈）：其匝數(shù)用圈）：其匝數(shù)用n n1 1表示表示（3 3）副線圈（次級線）副線圈（次級線圈）：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.電路圖中符號電路圖中符號n1n2問題：問題：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是怎是怎樣產生的？樣產生的？鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣 u1u2 n1n2實驗結論：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線圈的匝數(shù)比。這兩個線圈的匝數(shù)比。 次數(shù)次數(shù)12345u1u2v1v2研究原副線圈兩端電壓關系的實驗研究原副線圈兩端電壓關系的實驗三、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、副線圈中產生的感應電原、副線圈中產生的感應電動勢分別是：動勢分別是：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阻，則若不考慮原副線圈的內阻，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、等于這兩個線圈的這兩個線圈的匝數(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)律問題：問題：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等于輸入功率理想變壓器輸出功率應等于輸入功率即即: : 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，高壓線圈匝數(shù)多而變壓器工作時，高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細的導線繞制；通過的電流小，可用較細的導線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應當?shù)蛪壕€圈匝數(shù)少而通過的電流大，應當用較粗的導線繞制。用較粗的導線繞制。 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副線圈一個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系的因果關系 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和負載決定；和負載決定； 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，當導體棒在勻強磁場中向左，當導體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時，圖中電流做勻速直線運動切割磁感線時，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與負載與負載r r的值有關的值有關解析：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，導體棒向左勻速切割磁感線時，路，導體棒向左勻速

8、切割磁感線時，在線圈在線圈n n1 1中通過的是恒定電流，不能中通過的是恒定電流，不能引起穿過線圈引起穿過線圈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上無感應電動勢出現(xiàn)，所以上無感應電動勢出現(xiàn)，所以a a2 2中無電流通過。中無電流通過。 【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，并接一個匝，并接一個100100的負載電的負載電阻，如圖所示。阻，如圖所示。（1 1）當原線圈接在）當原線圈接在44v44v直流電源電源上直流電源電源上時，電壓表示數(shù)為時，電壓表示數(shù)為_v,_v,電流表示電流表示數(shù)為數(shù)為_

9、a._a.（2 2）當原線圈接在）當原線圈接在220v220v交變電源上時，交變電源上時，電壓表示數(shù)為電壓表示數(shù)為_v_v，電流表示數(shù)為，電流表示數(shù)為_a,_a,此時輸入功率為此時輸入功率為_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練習練習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，當它對的交流電源上，當它對1111只并只并聯(lián)的聯(lián)的“36v36v，60w”60w”的燈泡供電時，燈泡正常的燈泡供電時，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，通過原線圈的電流過原線圈的電流 i i1 1 =_ =_。練習練習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、較另三個燈暗些、較另三個燈暗些c c、將會燒壞、將會燒壞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題：有沒有只問題：有沒有只用一組線圈來實用一組線圈來實現(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線圈一個線圈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 使用時把原線圈使用時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) 使用時把原線圈使用時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構如圖（鉗形電流表的外形和結構如圖（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.這種電流表能測直流的讀數(shù)為這種電流表能測直流的讀數(shù)為2.4a2.4ab.b.

13、這種電流表能測交流電流，這種電流表能測交流電流，圖（圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為0.4a0.4ac.c.這種電流表能測交流電流，這種電流表能測交流電流，圖（圖（b b ) )的讀數(shù)為的讀數(shù)為3.6a3.6ad.d.這種電流表既能測直流這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，電流，又能測交流電流，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，家庭居室的室內電路為了保證用電安全，家庭居室的室內電路前端一般都安裝漏電保護開關，如圖所示是保前端一般都安裝漏電保護開關，如圖所示是保護開關的電路原理簡圖護開關的電路原理簡圖 問：

14、（問：（1 1）電路正常工作時，）電路正常工作時，b b線圈是沒有電線圈是沒有電流的，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，）如果站在地上的人不小心接觸火線時，b b線圈為什么會產生感應電流？線圈為什么會產生感應電流？答案答案 （1 1）電流互感器）電流互感器a a側兩線圈完全相同，側兩線圈完全相同，流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們產生的磁場相互抵消，產生的磁場相互抵消，b b側線圈磁通量總為零側線圈磁通量總為零而不變，線圈中不產生感應電流而不變，線圈中不產生感應電流（2 2）火線的電流有一部分流經人體，經大地

15、流）火線的電流有一部分流經人體，經大地流回發(fā)電廠，回發(fā)電廠，a a側兩線圈電流大小不等，產生側兩線圈電流大小不等，產生“剩剩余電流余電流”在鐵芯中產生變化的在鐵芯中產生變化的“剩余磁通剩余磁通”，b b側線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產生感應電側線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產生感應電流流練習練習3.3.（19991999全國卷）如圖是全國卷）如圖是4 4種亮度可種亮度可調的臺燈的電路的示意圖，它們所用的燈調的臺燈的電路的示意圖，它們所用的燈泡相同，且都是泡相同，且都是“220v 40w”220v 40w”，當燈泡消，當燈泡消耗的功率都調至耗的功率都調至20w20w時，哪種臺燈消耗的時，哪種臺燈消

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，在變壓器上是沒有功率損失出功率，在變壓器上是沒有功率損失的，所以含有變壓器的臺燈消耗功率的，所以含有變壓器的臺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、解決有多個副線圈的理想變壓器的問題六、解決有多個副線圈的理想變壓器的問題 一個原線圈多個副線圈的理想變壓器，原一個原線圈多個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、 1，兩個副線圈的匝數(shù)分別為，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n n2 2和和n n3 3，相應的電壓分別為相應的電壓分別為u u1 1、u u2 2和和u u3 3，相應的電流分別，相應的電流分別為為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】一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)一臺理想變壓

18、器原線圈匝數(shù)n n1 111001100匝，兩個副線圈的匝數(shù)分別是匝，兩個副線圈的匝數(shù)分別是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。若通過兩個副線圈中的電匝。若通過兩個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：對于理想變壓器，輸入功率解析：對于理想變壓器，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，標有匝，標有“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)的關系，有：根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系，有：