高中物理变压器教学课件选修3.ppt

5 4变压器 第四节变压器 第四节变压器 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 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 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 思考 若给原线圈接直流电压u1 副线圈电压u2情况怎样 u2 0 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 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 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 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 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 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 u增大 i增大 pr1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 pr1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 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电阻两端电压为多少 1 1 16 2 1 4 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 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 n2 n1 l3 l4 l1 l2 a 五 几种常用变压器