四、變壓器 (7)

1、 變壓器用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機(jī)床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機(jī)充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機(jī)顯像管12萬伏錄音機(jī)6V 9V 12V彩色電視機(jī)顯像管34萬伏 但我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，那么如何使這些額定電壓不是220V的電器設(shè)備正常工作的呢？ 生活中需要各種電壓需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。思考與討論 把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈連到電源的兩端： (1)恒定直流 (2)正弦交流 另一個線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？變壓器的結(jié)構(gòu)閉合鐵芯原線圈(初級線圈)副線圈(次級線圈)我想知道1、示意圖(

2、1)閉合鐵芯 (絕緣硅鋼片疊合而成)(2)原線圈(初級線圈) 其匝數(shù)用n1表示 與交變電源相連(3)副線圈(次級線圈) 其匝數(shù)用n2表示 與負(fù)載相連(4)輸入電壓U1 輸出電壓U2一、變壓器的構(gòu)造原線圈副線圈鐵芯U1U2 n1n22、符號問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？ 變壓器原副線圈不相通，那么在給原線圈接交變電壓U1后，副線圈是否產(chǎn)生電壓U2？n1n2n1n2無鐵芯有鐵芯鐵芯與線圈互相絕緣變壓器為什么能改變電壓原線圈接 交流 電在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量二、變壓器的工作原理互感現(xiàn)象副線圈有 交流 電原線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢互感現(xiàn)象 變壓器通過閉

3、合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了： 電能 磁場能 電能轉(zhuǎn)化(U1、I1) (變化的磁場) ( U2、I2)二、變壓器的工作原理原線圈副線圈鐵芯U1U2 n1n2 0ett1t2t3t4若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓U2?=0變壓器的工作原理 （1）互感現(xiàn)象：在變壓器原、副線圈中由于有交變電流而發(fā)生互相感應(yīng)的現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象 （2）互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ) 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了電能到磁場能再到電能的轉(zhuǎn)化 （3）變壓器只能工作在交流電路 如果變壓器接入直流電路，在鐵芯中不會產(chǎn)生交變的磁通量，沒有互感現(xiàn)象出現(xiàn)，所以變壓器僅工作于交流電路總結(jié)：無磁損無銅損無鐵損理想變壓器的特點：

4、三、理想變壓器沒有能量損失的變壓器 實際上變壓器的效率都是比較高的，特別是電力設(shè)備中的巨大變壓器，在滿負(fù)荷工作時效率可以達(dá)到97%99%，所以理論研究時我們把它當(dāng)成100%（理想變壓器）是沒有問題的。 大型變壓器 大型變壓器鐵芯中磁感線的漏失可以忽略，因此電能沒有被輻射出去（磁損）；銅導(dǎo)線繞成的線圈電阻很小，可不計導(dǎo)線上的熱損失（銅損）；硅鋼薄片極薄，且彼此絕緣，由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流而引起的熱損失也忽略不計（鐵損）。 三、理想變壓器沒有能量損失的變壓器P入P出輸入功率等于輸出功率線圈兩端的電壓與 線圈匝數(shù)有什么關(guān)系？四、理想變壓器的變壓規(guī)律猜測：交流電壓、原線圈匝數(shù)、副線圈匝數(shù)實驗：探究變壓器

5、線圈兩端的 電壓與匝數(shù)的關(guān)系 方法：控制變量法1)改變副線圈匝數(shù)(交流電壓、原線圈匝數(shù)恒定)U1=20V n1(0-4) n2 U2/V 0-2 0-8 0-16實驗過程2)改變原線圈匝數(shù)(交流電壓、副線圈匝數(shù)恒定)U1=20V n2(0-2) n1 U2/V 0-1 0-43)改變交流電壓(原線圈匝數(shù)、副線圈匝數(shù)恒定)n1:n2=1:2 U1/V U2/V 2 4 6 8 10n1(0-1） n2(0-2)實驗結(jié)論誤差允許范圍內(nèi)誤差產(chǎn)生原因：能量在鐵芯及原副線圈處有損耗原線圈副線圈鐵芯U1U2 n1n2問題：請應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)理想變壓器中原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。理論推導(dǎo) 原、副

6、線圈中通過的磁通量始終相同(無漏磁),因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有: U1=E1 U2=E2 四、理想變壓器的變壓規(guī)律I1U2U1n1n2I2R原線圈副線圈鐵芯U1U2 n1n21、n2 n1 U2U1升壓變壓器3、n2 n1 U2 U1降壓變壓器2、n2 =n1 U2=U1等壓變壓器理想變壓器原副線圈的端電壓 跟它們的匝數(shù)成正比理想變壓器輸入功率等于輸出功率即: U1I1=U2I2P入= P出五、理想變壓器的變流規(guī)律理想變壓器原副線圈的電流 跟它們的匝數(shù)成反比此公式只適用于一個副線圈的變壓器補(bǔ)充：1、一個原線圈多個副線圈的理想變壓器的電壓、電流關(guān)系（1）電壓關(guān)系（2）

7、電流關(guān)系根據(jù)P入=P出，I1U1=I2U2+I3U3I1n1=I2n2+I3n32、U、I、P的決定關(guān)系一個確定的變壓器，輸出電壓U2由輸入電壓U1決定輸入電流I1由輸出電流I2決定輸入功率P1由輸出功率P2決定，用多少電能就輸入多少電能若副線圈空載，輸出電流為零，輸出功率為零，則輸入電流為零，輸入功率也為零3、負(fù)載發(fā)生變化引起變壓器電壓、電流變化的判斷方法（1）先要由U1/U2=n1/n2，判斷U2變化情況（2）判斷負(fù)載電阻變大或變?。?）由歐姆定律確定副線圈中的電流I2的變化情況（4）最后由P入=P出判斷原線圈中電流I1的變化情況變壓器的電動勢、電壓關(guān)系對有一個或幾個副線圈的變壓器都成立，

8、而電流關(guān)系只適用于有一個副線圈的變壓器，若為多個副線圈的變壓器，電流和匝數(shù)的關(guān)系要從功率關(guān)系導(dǎo)出 。變壓器的電動勢關(guān)系，電壓關(guān)系，電流關(guān)系是有效值（或最大值）間的關(guān)系，在某一瞬時其關(guān)系不成立。變壓器雖能改變電壓、電流，但不能改變功率和頻率，輸入功率總等于輸出的總功率，次級交變電流的頻率總等于初級交變電流的頻率。幾點說明：【例1】如圖是街頭的變壓器通過降壓給用戶的示意圖,R0表示輸電線的電阻,當(dāng)用電器增加時,相當(dāng)于R的阻值減小,則圖中各電表的讀數(shù)如何變化?A1V1A2V2RR0U1I1I2n1n2U2R分析:輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關(guān)系 4.輸入功率P1由輸出功率P2決定； P1P

9、21.U1由電源決定；2.U2由U1和匝數(shù)比決定； U2n2/n1U13.I2由U2和負(fù)載決定； I2U2R5.I1由I2和匝數(shù)比決定； I1n2/n1I2三、典型例題【例2】 、如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1：n24：1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路。當(dāng)直導(dǎo)線ab在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁感線運動時，電流表A1的讀數(shù)是12mA，那么電流表A2的讀數(shù)為 。 n1n2A2A1abBR理想變壓器的動態(tài)分析【例3】 、如圖所示，理想變壓器供電的電路中，若將S閉合，則電流表A1的示數(shù)將 ，電流表A2的示數(shù)將 ，電流表A3的示數(shù)將 ，電壓表V的示數(shù)將 。（

10、填 “變大” “變小” 或 “不變” ）A3VA2A1R1R2S 1、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1:n2=4:1,當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時,圖中電流表A1的示數(shù)12mA,則電流表A2的示數(shù)為( )A3mA B0 C48mA D與負(fù)載R的值有關(guān)B六、課堂練習(xí) 2、一臺理想變壓器原線圈的匝數(shù)為4400匝,與220V的電源相連,當(dāng)副線圈接入額定電壓為36V的燈泡時,能夠正常發(fā)光.則變壓器副線圈的匝數(shù)為( )A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝C3、如圖是一個理想變壓器的電路圖，若A、B兩點接交流電壓U時，五個相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為

11、（ ） A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4n1n2UAB解：設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為I，則原、副線圈的電流分別為I和4I，如圖示。I4I所以原、副線圈的匝數(shù)比為 4 1C自耦變壓器 （1）特點：鐵芯上只有一個線圈，其中有一部分的線圈為原、副線圈共用（2）自耦變壓器可以降壓，也可以升壓（3）調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器七、幾種常用的變壓器 2互感器互感器也是一種變壓器，它可以把不能直接測量的高電壓，大電流變換成低電壓、小電流后再測量（1）電壓互感器：把高電壓變成低電壓，變壓比U1U2，在電路中的連接如右圖所示 （2）電流互感器：把大電流變成小電流，變流比 I1 I2，在電路中的連接如下圖所示 一、變壓器的構(gòu)造 1示意圖 2符號二、變壓器的工作原理： 1、互感現(xiàn)象：變壓器只能改變交流電的電壓和電流 2、能量轉(zhuǎn)化：電能磁場能電能 3、理想變壓器：三、理想變壓器的變壓、變流規(guī)律：變壓器 小結(jié)P入P出