交流电3-变压器

变压器是一种静止的电机 它利用电磁感应原理将一种电压 电流的交流电能转换成同频率的另一种电压 电流的交流电能 四 变压器 1 变压器的构造 示意图 电路中的符号 变压器的构造 A闭合铁芯 涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成 B原线圈 初级线圈 其匝数用n1表示C副线圈 次级线圈 其匝数用n2表示 2 变压器的工作原理 变压器服从能量转化和守恒定律 法拉第电磁感应定律 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 的转化 转化过程中的能量损失 A铁芯中的涡流损失B一小部分漏掉的磁通量C原 副线圈极小的电阻产生的电热 理想变压器 忽略原 副线圈的电阻和各种能量损失的变压器 由于原 副线圈的电阻都非常小 理想变压器电压 电流跟匝数的关系 由能量守恒定律P1 P2 讨论 怎样让电压U2升高或降低 怎样让I2增大或减小 当变压器原副线圈匝数比确定以后 其输出电压U2是由输入电压U1决定的 即U2 U1 但若副线圈上没有负载 副线圈电流为零输出功率为零 则输入功率为零 原线圈电流也为零 只有副线圈接入一定负载 有了一定的电流 即有了一定的输出功率 原线圈上才有了相应的电流 I1 I2 同时有了相等的输入功率 P入 P出 所以说 变压器上的电压是由原线圈决定的 而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的 3 各物理量的关系 1 原线圈的电压U1由提供原线圈电压的电源决定 2 副线圈的电压由原线圈电压和匝数比决定 与副线圈接的用电器无关 3 副线圈的电流由副线圈电压和副线圈接的用电器决定 4 原线圈的电流由输入功率 输出功率决定 变压器空载时 无电流 无功率输出 所以输入功率也是零 副线圈短路时 I2无限大 I1也无限大 变压器将烧坏 调压变压器 自耦变压器 4 常见的变压器 开关闭合 各表 理想电表 读数如何变化 A1 A2 A3 V1 V2 变大 不变 变大 不变 不变 5 小结 1 理想变压器的工作规律 2 变压器只能改变电压 电流 不能改变电功率 更不能产生电能 3 变压器种类很多 用途很广 但原理相同 遵守相同规律 4 思考 若副线圈为多个 还成立吗 一 基本概念 1 理想变压器 忽略原 副线圈的电阻和各种能量损失的变压器 2 各物理量的关系 1 原线圈的电压由电源决定 2 副线圈的电压由原线圈电压和匝数比决定 与副线圈接的用电器无关 3 副线圈的电流由副线圈电压和副线圈接的用电器决定 4 原线圈的电流由副线圈电流决定 变压器空载时 无电流 无功率输出 所以输入功率也是零 副线圈短路时 I2无限大 I1也无限大 变压器将烧坏 3变压器的规律 4演示实验 1 有无铁芯副 线圈匝数逐渐变化 以及反绕对变压器副线圈电压的影响 2 验证变压比 变流比 3 副线圈电流受负载电阻变化的影响 4 变压器对直流电的作用 5 原线圈接有负载的情况 副线圈电流决定原线圈电流 二 基本题型 1变压器的物理量间的关系 练习1 为了安全 机床上照明用的电压是36V 这个电压是把220V的电压降压后得到的 如果变压器的原线圈是1100匝 副线圈是多少匝 用这台变压器给 36V 40W 的灯泡供电 原副线圈的电流各是多少 练习2 如图 一理想变压器原线圈匝数为n1 副线圈匝数为n2 则 练习3 理想变压器在正常使用过程中 A 如果副线圈处于开路 则原线圈输入功率为零B 如果副线圈处于开路 则原线圈输入功率趋于无限大C 如果副线圈负载电阻减小 则原线圈从电源获取功率增加D 如果副线圈负载电阻减小 则原线圈从电源获取功率减小 练习4 在绕制变压器时 某人误将两个线圈绕在变压器铁心的左右两个臂上 当通交流电时 每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一线圈 另一半通过中间臂 如图 已知线圈1 2的匝数之比为N1 N2 2 1 在不接负载的情况下 A当线圈1输入电压220V时 线圈2输出电压110VB当线圈1输入电压220V时 线圈2输出电压55VC当线圈2输入电压110V时 线圈1输出电压220VD当线圈2输入电压110V时 线圈1输出电压110V 练习5如图所示为一理想变压器 K为单刀双掷开关 P为滑动变阻器的滑片 U1为加在线圈两端的电压 I1为原线圈中的电流强度 则A保持U1及P的位置不变 K由a合到b时 I1将增大B保持U1及P的位置不变 K由b合到a时 R消耗的功率减小C保持U1不变 K合到a处 使P上滑 I1将增大D保持P的位置不变 K合到a处 若U1增大 I1将增大 如图所示 一理想变压器的原 副线圈分别由双线圈ab和cd 匝数都为n1 ef和gh 匝数都为n2 组成 用I1和U1表示输入电流和电压 I2和U2表示输出电流和电压 在下列四种连接法中 符合关系U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1的有A b与c相连 以a d为输入端 f与g相连 以e h为输出端B b与c相连 以a d为输入端 e与g相连 f与h相连作为输出端C a与c相连 b与d相连作为输入端 f与g相连 以e h为输出端D a与c相连 b与d相连作为输入端 e与g相连 f与h相连作为输出端 2多个副线圈问题 如图所示的理想变压器 原线圈匝数n1 1210 接在e 311sin314tV交流电源上 两组副线圈中分别接入一个 36V40W 12V15W 的电灯 为使两灯正常发光 两副线圈的匝数应为多少 原线圈中电流强度多大 3原线圈含有负载的问题 如图所示 理想变压器初 次级分别接有完全相同的灯泡A和B 且初 次级线圈匝数比n1 n2 2 1 电源电压为u 则B灯两端电压为 如图所示为理想变压器 3个灯泡L1 L2 L3都标有 5V 5W L4标有 5V 10W 若它们都能正常发光 则变压器原 副线圈匝数比n1 n2和输入电压u应为 如图所示 理想变压器原 副线圈匝数之比n1 n2 1 2 加在原线圈两端的电压为220V C为额定电流为1A的保险丝 R为接在副线圈两端的可变电阻 要使保险丝不会熔断 则可变电阻的阻值不能小于 如图 有一理想变压器 原副线圈的匝数比为n 原线圈接正弦交流电压U 输出端接有一个交流电流表和一个电动机 电动机线圈电阻为R 当输入端接通电源后 电流表读数为I 电动机带动一重物匀速上升 下列判断正确的是 A 电动机两端电压为IRB 电动机消耗的功率为I2RC 原线圈中的电流为nID 变压器的输入功率为UI n 如图所示 理想变压器原线圈输入交变电流i Imsin t 副线圈接有一电流表和负载电阻R 电流表的示数为0 10A 在t T 4时 T为交变电流的周期 原线圈中的电流瞬时值为0 03A