《變壓器》上課課件

4.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4.2V4.4V5.3V黑白電視機(jī)顯像管1~2萬伏錄音機(jī)6V9V12V彩色電視機(jī)顯像管3~4萬伏

在我們使用的各種用電器中，所需的電源電壓各不相同，而日常照明電路的電壓是220V，那么如何解決這一問題呢？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。變壓器變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備形形色色的變壓器城鄉(xiāng)變壓器各式變壓器可拆式變壓器變電站的大型變壓器2.示意圖一、變壓器的構(gòu)造鐵芯原線圈副線圈3.電路圖中符號鐵芯與線圈互相絕緣n1n21.構(gòu)造：（1）閉合鐵芯

(絕緣硅鋼片疊合而成)（2）原線圈(初級線圈)（3）副線圈(次級線圈)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，一個線圈連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說出你的道理。

變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)化：電能→磁場能→電能轉(zhuǎn)化(U1、I1)(變化的磁場)(U2、I2)二、變壓器的工作原理思考:若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓U2?=0～～——互感現(xiàn)象故變壓器只有工作在交流電路中。（原線圈接的電流、電壓要變，才會有互感現(xiàn)象，變壓器才可以起到變壓作用。）思考：原、副線圈中的磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率有什么關(guān)系？因?yàn)樵本€圈共用一個閉合鐵芯，所以原副線圈中的磁通量，磁通量的變化量、磁通量的變化率都相同。三、變壓器的作用只改變I和U的大小，不改變T和f無磁損無銅損無鐵損理想變壓器的特點(diǎn)：理想變壓器模型——沒有能量損失的變壓器

實(shí)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。

理想變壓器也是一個理想化模型。請根據(jù)互感原理推導(dǎo)變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。～～四、理想變壓器的變壓規(guī)律I1I2n1n2U1U2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：E1=n1/tE2=n2/t若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有

U1=E1

U2=E2

1、n2

>n1

U2>U1——升壓變壓器2、n2<n1

U2<U1——降壓變壓器注：此公式無論副線圈一端是空載還是有負(fù)載，都是適用的。理想變壓器原副線圈的電壓跟它們的匝數(shù)成正比【例1】：如圖，一臺理想變壓器，原線圈2200匝，副線圈440匝，并接一個100Ω的負(fù)載電阻若把原線圈接在220V交流電源上，則電壓表示數(shù)為____V,電流表示數(shù)為_____A440.44若上面接的是220V直流電源呢？電壓表示數(shù)____V,電流表示數(shù)_____A00AV【例2】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(yùn)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————（）A．3mAB．0C．48mAD．與負(fù)載R的值有關(guān)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路，導(dǎo)體棒向左勻速切割磁感線時，在線圈n1中通過的是恒定電流，不能引起穿過線圈n2的磁通量變化，在副線圈n2上無感應(yīng)電動勢出現(xiàn)，所以A2中無電流通過。

B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變壓器工作時的制約關(guān)系1．電壓制約當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定時，輸出電壓U2由輸入電壓U1決定，即U2＝n2U1/n1.2．電流制約當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1＝n2I2/n1.3．負(fù)載制約(1)變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2＝P負(fù)1＋P負(fù)2＋…；(2)變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2＝P2/U2；(3)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是“量出為入”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率，P1＝P2；即變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的．即時應(yīng)用

(即時突破，小試牛刀)2．對理想變壓器，下列說法中正確的是(

)A．原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增大而增大B．原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大而增大C．原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而變化D．當(dāng)副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零AB4．對理想變壓器進(jìn)行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是R→I2→P2→P1→I1.(2)負(fù)載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進(jìn)行動態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.對變壓器原理的理解例1圖5－4－3BC

如圖5－4－5所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1100匝．接入電壓U1＝220V的電路中．(1)要求在兩個副線圈上分別得到電壓U2＝6V，U3＝110V，它們的匝數(shù)n2，n3分別為多少？(2)若在兩副線圈上分別接上“6V20W”“110V60W”的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用例2圖5－4－5【思路點(diǎn)撥】解題時應(yīng)特別把握以下兩點(diǎn)：(1)原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．(2)根據(jù)原、副線圈的功率關(guān)系確定電流關(guān)系．【答案】

(1)30匝550匝(2)0.36A【規(guī)律總結(jié)】對于理想變壓器來說，變壓公式和輸入功率等于輸出功率是普通適用的規(guī)律，但對于有幾個副線圈的理想變壓器，電流公式就不能使用了．圖5－4－6C變壓器的動態(tài)分析例3(2010年高考天津卷)為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖5－4－7所示．當(dāng)開關(guān)S閉合后(

)圖5－4－7A．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值不變B．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)的比值變大C．V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)的比值變大D．V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)的比值不變AD【規(guī)律總結(jié)】處理這類問題的關(guān)鍵是要分清變量與不變量，弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和制約關(guān)系，在理想變壓器中，U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負(fù)載電阻決定．I1由I2和匝數(shù)比決定．變式訓(xùn)練3

(2011年嘉興高二檢測)如圖5－4－8所示有一理想變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交流電源上，副線圈電路中接入電阻R1和光敏電阻R2,各交流電表的內(nèi)阻對電路的影響不計(jì)，當(dāng)有光照射電阻R2時，各電表的示數(shù)變化情況是(

)A．電流表A1示數(shù)變大

B．電流表A2示數(shù)變小C．電壓表V1示數(shù)變小

D．電壓表V1示數(shù)變大圖5－4－8A學(xué)以致用，知識延伸思考：交流電壓表有一定的量度范圍，它的絕緣能力也有限，不能直接測量過高的電壓。如何測量高壓線上的交流電壓？互感器

A電流互感器電壓互感器V

使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)

使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)例4.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)開關(guān)，如圖所示是保護(hù)開關(guān)的電路原理簡圖．問：（1）電路正常工作時，b線圈是沒有電流的，原因是什么？（2）如果站在地上的人不小心接觸火線時，b線圈為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流？解析發(fā)電廠的零線是接地的，漏電保護(hù)開關(guān)有一個結(jié)構(gòu)和變壓器相似的電流互感器，其鐵芯的a側(cè)有兩個形狀、繞向和匝數(shù)都完全相同的線圈（圖中分別用實(shí)線和虛線表示），它們分別將用電器和火線、零線串聯(lián)起來，220V交變電流在MNO、GRK與發(fā)電廠之間流過；鐵芯的b側(cè)有另一個線圈與電磁繼電器J的線圈（圖中未畫出）并聯(lián)，室內(nèi)電路正常工作時，b線圈沒有電流，J保持導(dǎo)通狀態(tài)，