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变压器 变压器 Transformer 是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置 主要构件是初级线圈 次级线圈和铁芯 磁芯 主要功能有 电压变换 电流变换 阻抗变换 隔离 稳压 磁饱和变压器 等 世界上最大的水电站 长江三峡水电站全景 送电过程 在输电过程中 电压必须进行调整 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 发电站的巨型变压器 民用的变压器 变压器为什么能改变电压 变压器的结构 变压器为什么能改变电压 若原线圈接入直流 那么副线圈中是否能产生感应电流 改变原线圈或副线圈的匝数 会产生怎样的效果 不能 因为直流电产生的磁场不发生改变 输出电压的大小跟原副线圈的匝数有关 一 变压器的构造 1 示意图 2 电路图中符号 3 构造 1 闭合铁芯 2 原线圈 初级线圈 其匝数用nl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 二 变压器的工作原理 互感 原线圈中交变电流 铁芯中产生交变磁通量 副线圈中产生感应电动势E2 副线圈中交变电流 铁芯中产生交变磁通量 原线圈中产生感应电动势E1 1 能量转化 电能 磁场能 电能 2 理想变压器 1 变压器铁芯内无漏磁 电能完全转化 2 原 副线圈不计内阻 线圈不发热 变压器的工作原理 变压器通过闭合铁芯 利用互感现象实现了 电能 磁场能 电能 U1 I1 变化的磁场 U2 I2 三 理想变压器的变压规律 设 原线圈的匝数为n1 副线圈的匝数为n2 穿过线圈的磁通量的变化率为 t 则 原线圈的电动势为E1 n1 t 副线圈的电动势为E2 n2 t 得 E1 E2 n1 n2 又 U1 E1U2 E2 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比 当n2 n1时 U2 U1 升压变压器 当n2 n1时 U2 U1 降压变压器 变压器的原副线圈的电流I1 I2之间又有什么关系呢 提示 实际的变压器正常工作时 有一部分能量损失 但是损失不超过百分之几 像大型的变压器的效率能达到97 99 5 这样的变压器我们可以认为是理想变压器 即它们的输入电功率等于输出的电功率 P入 P出 请同学们推道出理想变压器的变流规律 四 理想变压器的变流规律 推导 P入 P出 I1U1 I2U2 又 U1 U2 n1 n2 得 I1 I2 n2 n1 I1n1 I2n2 变压器工作时 原线圈和副线圈中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 电压高的线圈匝数多 通过的电流小 可以用较细的导线绕制 电压低的线圈匝数少 通过的电流大 应当用较粗的导线绕制 五 补充 一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压 电流关系 1 电压关系 2 电流关系 根据P入 P出 I1U1 I2U2 I3U3 I1n1 I2n2 I3n3 六 几种常用的变压器 1 自耦变压器 特点 只有一个线圈 可升压 也可降压 2 调压变压器 特点 属于自耦变压器 但电压可连续调节 3 互感器 分类 电压互感器和电流互感器 2 图为汽油机点火装置 蓄电池提供的是恒定直流 问 为什么在开关由闭合变为断开瞬间 能用变压器得到点火所需的高电压呢 随堂练习 例1 关于变压器的构造和工作原理 以下说法正确的是 A 原 副线圈缠绕在一个闭合铁芯上 是为了减少磁场能的损失 有效地传送电能 B 铁芯不用整块金属做成 是为了防止将原 副线圈短路 造成危险 C 变压器不改变交流电的频率 只改变电压D 当原线圈接入大小不断变化的直流电时 副线圈也有电压输出 ACD 如图 一台理想变压器 原线圈2200匝 副线圈440匝 并接一个100 的负载电阻若把原线圈接在220V交流电源上 则电压表示数为 V 电流表示数为 A 例2 若上面接的是220V恒定电流电源 电压表示数V 电流表示数A 44 0 44 0 0 例3 如图14 18所示是一个理想变压器 K为单刀双掷电键 P是滑动变阻器滑动触头 U1为加在原线圈两端的电压 I1为原线圈上的电流强度 则 A 保持U1及P的位置不变 K由a合在b时 I1将增大B 保持P的位置及U1不变 K由b合在a时 R消耗的功率减小C 保持U1不变 K合在a处 使P上滑I1将增大D 保持P的位置不变 K合在a时 若U1增大 I1将增大 ABD 补1 一理想变压器原线圈接交流 副线圈接电阻 下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍 A 次级线圈的匝数增加为原来的2倍B 初级线圈的匝数增加为原来的2倍C 负载电阻变为原来的2倍D 副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍 补2 在图所示的电路中 理想变压器的变压比为2 1 四个灯泡完全相同 若已知灯泡L3和L4恰能正常工作 那么 A L1和L2都能正常工作B L1和L2都不能正常工作C L1和L2中只有一个能正常工作D 条件不足 无法判断 例4 如图所示 理想变压器的三个线圈的匝数