高三物理《变压器》4PPT教学.ppt

5.4 变压器 第四节 变压器 第四节 变压器 用电器额定工作电压用电器额定工作电压 随身听3V机床上的照明灯36V 扫描仪12V防身器3000V 手机充电 器 4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管 几万伏 录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管 十几万伏 但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何 使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的 呢？ 几种常见的变压器 n1U1 原线圈（初级线圈）：跟电源相连，用绝缘线绕成的 n2 U2 副线圈（次级线圈）：跟负载相连，用绝缘线绕成的 闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。 一、变压器的构造 注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。 问题：变压器原线圈和副线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原 线圈接交变电压U1后，副线圈两端的交流 电压U2是怎样产生的？ U1 U2 n1n2 结构示意图 n1 n2 电路中的符号 ( 不相通） 原线圈 接 交 流 电 在铁芯中 产生变化 的磁通量 副线圈 产生感 应电动势 副线圈中 如有电流 在铁芯中 产生变化 的磁通量 原线圈 产生感 应电动势 二、变压器的工作原理 互感现象是变压器工作的基础 二、变压器的工作原理 -互感现象 强调： 原、副线圈之间是通 过交变磁场相互联系的，且 穿过它们的磁通量始终相等 。 从能量的角度看，显 然变压器不能产生电能，只 是通过交变磁场传输电能。 原 线 圈 副 线 圈 铁芯 U1 U2 n1n2 思考：若给原线圈接直流电压U1，副线圈 电压U2 情况怎样？ U20 问题1：原、副线圈不套在闭 合铁芯上，是否仍然存在互感 现象？ 问题2：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？ （铁芯的作用是什么？） （仍存在） 如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只 有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈 中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分 磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。 原 线 圈 副 线 圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 如果在能量转化的过程中能量损失很小， 能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁 能量损失，这样的变压器我们称之为理想变 压器。这是物理学中又一种理想化模型。 理想变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力 设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到 97%99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理 想变压器）是没有问题的。 三、理想变压器的变压规律 原、副线圈中产生的感应电 动势分别是： E1=n1/ t E2=n2/ t 若不考虑原副线圈的内阻有 U1=E1 U2=E2 原 线 圈 副 线 圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 理想变压器原副线圈的端电压之比 等于这两个线圈的匝数之比 n2 n1 U2U1 -升压变压器 n2 n1 U2 U1 -降压变压器 四、理想变压器的变流规律 1.理想变压器输出功率应等于输入功率 即: U1I1=U2I2P出= P入 2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的 匝数成反比 注意：此式只适用于有一个副线圈的变压器，不 适用于有多个副线圈的变压器。 一、变压器的构造 1构造： 2示意图 3电路图中符号 二、变压器的工作原理 互感现象 1、变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能磁场能电能 3、理想变压器 P入P出 三、理想变压器的变压规律 U1/U2=n1/n2 四、理想变压器的变流规律： I1/I2=n2/n1 小结 练习1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2 4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直 线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数为 12mA，则电流表A2的示数为 （ ） A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关 B 180 3 A 练习2、一理想变压器，原线圈匝数 n1=1100，接在电压220V的交流电源上 ，当它对11只并联的“36V，60w”的灯 泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副 线圈的匝数n2=_，通过原线圈的电 流 I1 =_。 (1) U1=220V, U2=36V, U1/U2=n1/n2 (2) I2=P2/U2=660/36A, I1/I2=n2/n1 或 P1=P2=660W, I1=P1/U1 A V R1R2 S A. U 增大、I 增大、P R1 增大 C. U 减小、I 减小、PR1 减小D. U 不变、I 减小、PR1 不变 B. U 不变、I 减小、P R1 增大 练习3、 如图所示：理想变压器的原线圈 接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计 。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交 流电压表的示数U、交流电流表的示数I 和用 电器上R1的功率PR1将分别（ ） D 思考：变压器输入输 出电压、电流、功率大 小之间的因果关系 是 怎样的？ 练习4、如图所示，理想变压器原副线圈匝数 比为4: 1，原线圈中的电阻A与副线圈中的负载 电阻B阻值相等。a b端加一交流电压U后， （1）两电阻消耗的功率之比为多少？ （2）两电阻两端电压之比为多少？ （3）B电阻两端电压为多少？ n1n2 B A U a b （1）1:16 （2）1:4 （3） UB= 17 4U U1 I1 I2 n1 n2U2R 变压器输入输出电压、电流、功率大小 之间的因果关系 1.输入功率P1由输出功率P2决定； P1P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定； U2n2/n1U1 4.I2由U2和负载决定； I2U2R 5.I1由I2和匝数比决定； I1n2/n1I2 六、有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原 线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3 ，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流 分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得 ： 例、一台理想变压器原线圈匝数n11100匝， 两个副线圈的匝数分别是n260匝，n3600 匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I21A ，I34A，求原线圈中的电流。 2.24A 练、如图所示：理想变压器的交流输入电压 U1=220V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标 有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接 在两副线圈上均正常发光，求： （1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3. （2）原线圈的电流I1。 n3 n2 n1 （1）n2 1320匝 n3= 72匝 （2）I1=0.095A 例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图 所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线 圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半 通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n1:n22：1.在不 接负载的情况下，则（ ） A当线圈1输入电压为220V时， 线圈2输出电压为110V B当线圈1输入电压为220V时， 线圈2输出电压为55V C当线圈2输入电压为110V时， 线圈1输出电压为220V D当线圈2输入电压为110V时， 线圈1输出电压为110V BD 练习、一理想变压器如图所示，在n1两端 接交流电U1220V，n1为4400匝，n2为 1100匝。若要使U3U2，求n3。 n32200匝 练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈 的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡 连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光 ，则灯泡L1 （ ） A、也能正常发光 B、较另三个灯暗些 C、将会烧坏 D、不能确定 n2n1 L3L4 L1 L2 A 五、几种常用变压器 1.自耦变压器 U2U1 A B