山东省成武一中高中物理 5.4 变压器课件 新人教版选修32.ppt

17 4变压器 复习 描述交流电的物理量有效值的定义电感的作用电容的作用自感的定义互感的定义 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 一 变压器的构造 1 示意图 原线圈 副线圈 铁芯 2 构造 1 闭合铁芯 绝缘硅钢片叠合而成 2 原线圈 初级线圈 其匝数用n1表示 3 副线圈 次级线圈 其匝数用n2表示 4 输入电压 u1 输出电压 u2 3 电路图中符号 问题 变压器副线圈和原线圈电路是否相通 变压器原副线圈不相通 那么在给原线圈接交变电压u1后 副线圈电压u2是怎样产生的 铁芯与线圈互相绝缘 二 变压器的工作原理 互感现象 变压器通过闭合铁芯 利用互感现象实现了电能 u1 i1 到磁场能 变化的磁场 再到电能 u2 i2 转化 原线圈 副线圈 铁芯 思考 若给原线圈接直流电压u1 副线圈电压u2 u2 0 理想变压器 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 无铜损 铁损 磁损 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 e1u2 e2 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 n1u2 u1 升压变压器 n2 n1u2 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 u2i2 p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 此公式只适用于一个副线圈的变压器 五 几种常用变压器 1 自耦变压器 升压变压器 降压变压器 问题 有没有只用一组线圈来实现变压的变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 2 互感器 电流互感器 电压互感器 使用时把原线圈与电路并联 原线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与电路串联 原线圈匝数少于副线圈匝数 钳式电流仪 一 变压器的构造1 示意图2 电路图中符号3 构造 二 变压器的工作原理 1 互感现象 原 副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象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 五 常用变压器 小结 练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12ma 则电流表a2的示数为 a 3mab 0c 48mad 与负载r的值有关 b 180 3a 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 a u增大 i增大 p1增大 c u减小 i减小 p1减小 d u不变 i减小 p1不变 b u不变 i减小 p1增大 练5 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p1将分别是 d c 练3 钳形电流表的外形和结构如图 a 所示 图 a 中电流表的读数为1 2a 图 b 中用同一电缆线绕了3匝 则a 这种电流表能测直流电流 图 b 的读数为2 4ab 这种电流表能测交流电流 图 b 的读数为0 4ac 这种电流表能测交流电流 图 b 的读数为3 6ad 这种电流表既能测直流电流 又能测交流电流 图 b 的读数为3 6a 练4 为了保证用电安全 家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关 如图所示是保护开关的电路原理简图 问 1 电路正常工作时 b线圈是没有电流的 原因是什么 2 如果站在地上的人不小心接触火线时 b线圈为什么会产生感应电流 答案 1 电流互感器a侧两线圈完全相同 流过两线圈的电流大小相等 方向相反 它们产生的磁场相互抵消 b侧线圈磁通量总为零而不变 线圈中不产生感应电流 2 火线的电流有一部分流经人体 经大地流回发电厂 a侧两线圈电流大小不等 产生 剩余电流 在铁芯中产生变化的 剩余磁通 b侧线圈中磁通量发生变化 线圈中产生感应电流 u1 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 p1 p2 2 u1由电源决定 3 u2由u1和匝数比决定 u2 n2 n1 u1 4 i2由u2和负载决定 i2 u2 r 5 i1由i2和匝数比决定 i1 n2 n1 i2 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n1 1100匝 两个副线圈的匝数分别是n2 60匝 n3 600匝 若通过两个副线圈中的电流分别为i2 1a i3 4a 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 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 n2 2 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110vb 当线圈1输入电压为220v时 线圈2输出电压为55vc 当线圈2输入电压为110v时 线圈1输出电压为220vd 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u1 220v n1为4400匝 n2为1100匝 若要使u3 u2 求n3 n3 2200匝 例 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 ab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