4景泰二中变压器课件

变压器 景泰二中高二物理备课组肖涛 各种用电器的额定工作电压可以各不相同 各种发电机的输出电压相差很大 为了适应各种不同的需要 就必须能够改变电压 在交流电路中的变压器就是起这种作用的 变压器是能够改变交流电压的一种设备 升压变压器 S9型配电变压器 10kV 1 构造 主要由闭合铁芯 原线圈和副线圈组成 一 变压器 变压器是可以用来改变交流电压和电流大小的一种设备 跟电源连接的线圈叫原线圈 也叫初级线圈 跟负载连接的线圈叫副线圈 也叫次级线圈 两线圈由绝缘导线绕制 铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成 n1 n2 变压器符号 示意图 u2 2 变压器的工作原理 变压器原 副线圈有共同的铁芯 穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都相同 由于原 副线圈中有交变电流而发生了互感现象 使电能可以通过交变磁场从原线圈到达副线圈 3 理想变压器 漏磁 变压器铁芯被磁化 绝大部分磁通量集中在铁芯内部 贯穿副线圈 但也存在部分的损失 铁损 变压器铁芯中涡流的发热损失 铜损 变压器原 副线圈中由于存在电阻而产生的发热损失 实际变压器 特别是大型变压器 一般都可以看成是理想变压器 不计漏磁 略去原 副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器 称为理想变压器 二 理想变压器的工作规律 1 电动势关系 由于互感现象 没有漏磁 原 副线圈中具有相同的 t 根据法拉第电磁感应定律有 所以 大型变压器铁芯中漏磁可以忽略不计 不计铜损 也无铁损 所以大型变压器均可认为是理想变压器 即无任何能量损失 因此 P入 P出 2 原 副线圈功率的关系 注意 变压器输入功率随输出功率的变化而变化 副线圈消耗功率越大 原线圈输入的功率就越大 3 电压关系 由于不计原 副线圈的电阻 因而 所以 n2 n1时 U2 U1 这种变压器叫做升压变压器 n2 n1时 U2 U1 这种变压器叫做降压变压器 原 副线圈两端的电压与它们的匝数成正比 4 电流关系 由于不存在各种电磁能量损失 输入功率等于输出功率P1 P2 即 U1I1 U2I2 所以 变压器高压线圈匝数多而通过的电流小 可用较细的导线绕制 低压线圈匝数少而通过电流大 应用较粗的导线绕制 变压器正常工作时 通过原 副线圈的电流强度与它们的匝数成反比 若副线圈有多组线圈组成 变压器规律怎样 A 理想变压器电压跟匝数的关系 C 理想变压器电流跟匝数的关系 B 理想变压器功率的关系 P入 P出 即 U1I1 U2I2 U3I3 n1I1 n2I2 n3I3 注意点 对于副线圈有两组或两组以上的变压器来说 原 副线圈上的电压与它们的匝数成正比的规律仍然成立 但各副线圈的电流则应根据功率关系去计算各线圈的电流强度 即 当副线圈不接负载 外电路断开时 I2 0 因此 当副线圈所接负载增多时 由于通常负载多是并联使用 因此 总电阻减少 使增大 输出功率增大 所以输入功率变大 因为 即 所以变压器中高压线圈电流小 绕制的导线较细 低电压的线圈电流大 绕制的导线较粗 上述各公式中的I U P均指有效值 不能用瞬时值 三 几种常用的变压器 a 自耦变压器 特点是铁芯上只绕有一个线圈 如果把整个线圈作原线圈 副线圈只取线圈的一部分 就可以降低电压 图甲 如果把线圈的一部分作原线圈 整个线圈作副线圈 就可以升高电压 图乙 b 调压变压器 就是一种自耦变压器 它的构造如图所示 线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上 AB之间加上输入电压U1 移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2 c 电压互感器和电流互感器 试分析 原副线圈匝数的多少和原副线圈铜丝的粗细 变压器课堂小结 当理想变压器的原 副线圈的匝数不变而变压器的负载发生变化时 确定其他有关物理量的变化时 可依据以下原则 如图 1 输入电压U1决定输出电压U2 这是因为输出电压U2 U1 当U1不变时 不论负载电阻R变化与否 U2不会改变 要点理想变压器各物理量变化的决定因素 2 输出电流I2决定输入电流I1 在输入电压U1一定的情况下 输出电压U2也被完全确定 当负载电阻R增大时 I2减小 则I1相应减小 当负载电阻R减小时 I2增大 则I1相应增大 在使用变压器时 不能使变压器次级短路 3 输出功率P2决定输入功率P1 理想变压器的输入功率与输出功率相等 即P2 P1 在输入电压U1一定的情况下 当负载电阻R增大时 I2减小 则变压器输出功率P2 I2U2减小 输入功率P1也将相应减小 当负载电阻R减小时 I2增大 变压器的输出功率P2 I2U2增大 则输入功率P1也将增大 例题1 如图所示 理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2 输电线的等效电阻为R 开始时 电键K断开 当K接通时 以下说法中正确的是 A 副线圈两端M N的输出电压减小 B 副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大 C 通过灯泡L1的电流减小 D 原线圈中的电流增大 例2 如图 理想变压器原副线圈匝数之比为4 1 原线圈接入一电压为U U0sin t的交流电源 副线圈接一个R 27 5 的负载电阻 若U0 220V 100 rad s 则下述结论正确的是A 副线圈中电压表的读数为55VB 副线圈中输出交流电的周期为sC 原线圈中电流表的读数为0 5AD 原线圈中的输入功率为110W AC 例题3 一理想变压器原 副线圈匝数比n1 n2 11 5 原线圈与正弦交变电源连接 输入电压u如图所示 副线圈仅接入一个10 的电阻 则 A 流过电阻的电流是20AB 与电阻并联的电压表的示数是100VC 经过1分钟电阻发出的热量是6 103JD 变压器的输入功率是1 103W D 例4 如图 一理想变压器原线圈接入一交流电源 副线圈电路中R1 R2 R3和R4均为固定电阻 开关S是闭合的 和为理想电压表 读数分别为U1和U2 和为理想电流表 读数分别为I1 I2和I3 现断开S U1数值不变 下列推断中正确的是 BC A U2变小 I3变小B U2不变 I3变大C I1变小 I2变小D I1变大 I2变大 例题5 如图所示 理想变压器的原 副线圈匝数比为1 5 原线圈两端的交变电压为u 20sin100 tV 氖泡在两端电压达到100V时开始发光 下列说法中正确的有 A 开关接通后 氖泡的发光频率为100HzB 开关接通后 电压表的示数为100VC 开关断开后 电压表的示数变大D 开关断开后 变压器的输出功率不变 AB 例题6 如图所示 理想变压器的原副线圈匝数之比n1 n2 4 1 原线圈回路中电阻A与副线圈回路中负载电阻B相等 a b端加一定交流电压后 两电阻消耗的电功率之比PA PB 两电阻两端电压之比uA uB 例题7 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将减小D 保持P的位置不变 K合在a时 若