高中物理 5.4《變壓器》課件 新人教選修32

1、2021/8/11 星期三1四、變壓器2021/8/11 星期三2 大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓達(dá)幾萬伏，遠(yuǎn)距離輸電卻需要高達(dá)幾十萬伏的電壓，各種用電設(shè)備所需電壓又各不相同，電燈、電飯堡、洗衣機(jī)等家用電器需要220伏電壓，機(jī)床上照明燈需要36伏電壓，一般半導(dǎo)體收音機(jī)電源電壓不超過10伏，而電視機(jī)顯像管卻需要10000V以上電壓。交流便于改變電壓，以適應(yīng)各種不同的需要。變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備。本節(jié)課我們學(xué)習(xí)有關(guān)變壓器的知識(shí)。2021/8/11 星期三3一、變壓器的構(gòu)造實(shí)物、實(shí)驗(yàn)1.示意圖 U1U2 n1n2原線圈副線圈鐵芯2.電路圖中符號(hào)n1n23.構(gòu)造：（1）閉合鐵芯 （絕緣硅鋼片疊合而成）

2、（2）原線圈（初級(jí)線圈）：其匝數(shù)用n1表示（3）副線圈（次級(jí)線圈）：其匝數(shù)用n2表示（4）輸入電壓：U1; 輸出電壓：U2.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，副線圈電壓U2是怎樣產(chǎn)生的？鐵芯與線圈互相絕緣2021/8/11 星期三4二、變壓器的工作原理 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能（U1、I1）到磁場(chǎng)能（變化的磁場(chǎng)）再到電能（ U2、I2）轉(zhuǎn)化?；ジ鞋F(xiàn)象 U1U2n1n2原線圈副線圈鐵芯互感現(xiàn)象：在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。（書本P222）閉合鐵芯實(shí)現(xiàn)了電能-磁場(chǎng)能-電能的轉(zhuǎn)換，由于原副線圈中的電流

3、共同產(chǎn)生的磁通量絕大部分通過鐵芯，使能量在轉(zhuǎn)換過程中損失很小，為了便于研究，物理學(xué)中引入了一種理想化模型-理想變壓器。即略去原、副線圈中的電阻和各種電磁能損失的變壓器。下面我們定量分析理想變壓器的變壓規(guī)律。2021/8/11 星期三5三、理想變壓器的變壓規(guī)律原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：tE1=n1tE2=n2由此可得：E1E2=n1n2原線圈回路有： U1 E1=I1r1 0 則 U1=E1副線圈回路有： E2=U2 +I2r2 U2 則所以：U1U2=n1n2U1U2=n1n2理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比I1I2n1n2U1U2升壓變壓器：n2 n1 U2U

4、1降壓變壓器：n2 n1 U2 U1U2=E22021/8/11 星期三6四、理想變壓器的變流規(guī)律問題：原副線圈的的電流間可能滿足何規(guī)律？1.理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率即: I1U1=I2U2所以I1I2=n2n1U2U1=2.理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比變壓器工作時(shí)，高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。 這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法。I1I2=n2n12021/8/11 星期三7I1I2n1n2U1U2R輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關(guān)系 電源 U1 U2n2n1I2 P出 P入 I1I2

5、U2RU2*輸入電壓U1和變壓比n1：n2決定輸出電壓的大小*輸出電壓和用電器電阻決定輸出電流I2的大小*輸出電流和變壓比決定輸入電流I1的大小*輸出功率決定輸入功率的大小 （相同）2021/8/11 星期三8五、幾種常用變壓器1.自耦變壓器U2U1ABPU1U2n1n2升壓變壓器n1n2U1U2降壓變壓器問題：有沒有只用一組線圈來實(shí)現(xiàn)變壓的變壓器？觀看實(shí)物：調(diào)壓變壓器2021/8/11 星期三92.互感器 A電流互感器電壓互感器V 2021/8/11 星期三10小結(jié)：1.變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理2.理想變壓器的理想化模型及功率傳輸規(guī)律3.理想變壓器的變壓和變流規(guī)律U1U2=n1n2I1I2=n2n1由P入=P出得出2021/8/11 星期三11隨堂練習(xí)1.理想變壓器的原線圈和副線圈數(shù)之比為2：1，如果將原線圈接在6V的電池組上，穩(wěn)定后副線圈電壓是： A. 12V B. 3V C. 0V D. 無法判斷 （ ）cU1U2=n1n222036=1100n2n2=180180U2P2I2=n2n1I1I21801160110036=n2 P2=n1 U2=3A解：所以：3 A2.一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1=1100，接在