高中物理選修3-25.4變壓器

1、用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓 用電器用電器額定工作電額定工作電壓壓隨身聽隨身聽3V機(jī)床上的照明機(jī)床上的照明燈燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機(jī)充電手機(jī)充電器器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機(jī)顯黑白電視機(jī)顯像管像管幾萬伏幾萬伏錄音機(jī)錄音機(jī)6V 9V 12V彩色電視機(jī)顯彩色電視機(jī)顯像管像管十幾萬伏十幾萬伏但我們國家民用統(tǒng)一供電均為但我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V220V，那么如何，那么如何使這些額定電壓不是使這些額定電壓不是220V220V的電器設(shè)備正常工作的電器設(shè)備正常工作的呢？的呢？ 幾種常見的變壓器幾種常見的變壓器一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造1.示意圖示

2、意圖 U1U2 n1n2原原線線圈圈副副線線圈圈鐵鐵芯芯2.構(gòu)造：構(gòu)造：（1）閉合鐵芯）閉合鐵芯 （絕緣（絕緣硅鋼片疊合而成）硅鋼片疊合而成）（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n1表示表示（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n2表示表示（4）輸入電壓：）輸入電壓：U1; 輸出電壓：輸出電壓：U2.3.3.電路圖中符號電路圖中符號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，那么在給原線圈圈接交變電壓接交變電壓U1后，副線圈電壓后，副線圈電壓U2是怎是怎樣產(chǎn)生的？樣產(chǎn)生的？鐵芯鐵芯與線與線圈互圈互相絕相絕緣緣 U1U2 n1n2

3、問題：問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理-互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象變壓器通過閉合鐵芯，變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能電能（U1、I1）到）到磁磁場能場能（變化的磁場）（變化的磁場）再到再到電能電能（ U2、I2）轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。原原線線圈圈副副線線圈圈鐵芯鐵芯 U1U2n1n2思考：思考：若給原線圈接直流電壓若給原線圈接直流電壓U1，副線圈電壓，副線圈電壓U2 ？U20理想變壓器理想變壓器如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小，能夠略去原、副線圈的電阻，以小，能夠略去原

4、、副線圈的電阻，以及各種電磁能量損失，這樣的變壓器及各種電磁能量損失，這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器。這是物理學(xué)我們稱之為理想變壓器。這是物理學(xué)中又一種理想化模型。中又一種理想化模型。無銅損、鐵損、磁損無銅損、鐵損、磁損三、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)電動勢分別是：動勢分別是：E1=n1/ tE2=n2/ t若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有 U1=E1 U2=E2 2121nnUU2121nnEE理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)之比這兩個線

5、圈的匝數(shù)之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U 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2121nnUU四、理想變壓器的變流規(guī)律四、理想變壓器的變流規(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: : U1I1=U2I2P出出= P入入121221nnUUII2.2.理想變壓器原副線圈的理想變壓器原副線圈的電流電流跟它們的跟它們的匝匝數(shù)數(shù)成成反比反比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1221nnII五、幾種常用變壓器五、幾種常用變壓器1. 1.自耦變壓

6、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(shí)用一組線圈來實(shí)現(xiàn)變壓的變壓器？現(xiàn)變壓的變壓器？ 自耦變壓器的自耦變壓器的原副線圈共用一原副線圈共用一個線圈個線圈2.2.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 使用時把原線圈與電使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)（輸多于副線圈匝數(shù)（輸出端不可短路）出端不可短路）使用時把原線圈與電使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)（輸（輸出端不可斷路）出端不可斷路）一、變壓

7、器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造 1 1示意圖示意圖 2 2電路圖中符號電路圖中符號 3 3構(gòu)造：構(gòu)造：二、變壓器的工作原理：二、變壓器的工作原理： 1、互感現(xiàn)象：原、副線圈中由于有交變電流而發(fā)生、互感現(xiàn)象：原、副線圈中由于有交變電流而發(fā)生 的互相感應(yīng)現(xiàn)象的互相感應(yīng)現(xiàn)象 2、能量轉(zhuǎn)化：電能、能量轉(zhuǎn)化：電能磁場能磁場能電能電能 3、理想變壓器理想變壓器 P P入入P P出出三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律 U1/U2=n1/n2四、理想變壓器的變流規(guī)律：四、理想變壓器的變流規(guī)律： I1/I2=n2/n1 五、常用變壓器五、常用變壓器小結(jié)小結(jié)練練1、為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路、為

8、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)開關(guān)，如圖所示是保護(hù)前端一般都安裝漏電保護(hù)開關(guān)，如圖所示是保護(hù)開關(guān)的電路原理簡圖開關(guān)的電路原理簡圖 問：問：（1）電路正常工作時，）電路正常工作時，b線圈是沒有電流的，原線圈是沒有電流的，原因是什么？因是什么？（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線線圈為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流？圈為什么會產(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，流過兩側(cè)兩線圈完全相同，流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的線圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的磁場相互抵消，磁場相互抵消

9、，b b側(cè)線圈磁通量總為零而不變，側(cè)線圈磁通量總為零而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流（2）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流）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側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流電流V變壓器輸入輸出電壓、電流、功率大小之變壓器輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關(guān)系間的因果關(guān)系 1、S閉合后，電壓表的示數(shù)變化嗎？閉合后，電壓表的示數(shù)變化嗎？ 3、S閉合后，電流

10、表閉合后，電流表A2的示數(shù)如何變化？電流表的示數(shù)如何變化？電流表A1的示數(shù)如何變化？的示數(shù)如何變化？A1U1R1R2SA22、S閉合后，輸出功率閉合后，輸出功率P2 如何變化？輸入功率如何變化？輸入功率P1 如何變化？如何變化？輸入電壓輸入電壓U1決定輸出電壓決定輸出電壓U2 輸出電流輸出電流I2決定輸出電流決定輸出電流I1 輸出功率輸出功率P2決定輸出功率決定輸出功率P1 六、有多個副線圈的理想變壓器的問題六、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，原線圈一個原線圈多個副線圈的理想變壓器，原線圈匝數(shù)為匝數(shù)為n1，兩個副線圈的匝數(shù)分別為，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和和n3，相，相應(yīng)的電壓分別為應(yīng)的電壓分別為U1、U2和和U3，相應(yīng)的電流分別，相應(yīng)的電流分別為為I1、I2和和I3，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 11332UnUnU1 U2 U3 n1 n2 n3 若有多個副線圈若有多個副線圈P1P2P3，即即U1I1U2I2U3I3將將U1 U2 U3 n1 n2 n3 代入得代入得n1I1n2I2n3I3練練2、如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓、如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓U1=220V，有兩組副線圈，其中，有兩組副線圈，其中n2