变压器教学设计课件

1、第 2 节变压器学 习 目 标知 识 脉 络1.了解变压器的构造及几种常见的变压器2理解变压器的工作原理及工作规律 (重点 )3理解理想变压器的原、 副线圈中电压、电流与匝数的关系 (重点、难点 )4理解理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率的关系 (重点、难点 )变 压 器 的 结 构 和 原 理先填空 1变压器的结构(1)变压器：能升高电压或降低电压的设备称为变压器(2)构造：如图 421 甲所示，变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈 (绕组 )组成，其中铁芯由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，线圈一般用高强度的漆包线绕制在电路中，变压器的符号如图乙所示甲乙图 421

2、原线圈：与电源相连的线圈，也叫初级线圈，其两端电压叫输入电压，用符号 u1 表示副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈，其两端电压叫输出电压，用符号 u2 表示(3)种类：变压器分为升压变压器和降压变压器两种2变压器的工作原理(1)工作原理：当原线圈两端加上交变电压时，就有交变电流通过原线圈，并在铁芯中产生交变的磁场， 铁芯中就有变化的磁通量， 这个变化的磁通量同样会穿过副线圈，并在副线圈两端产生感应电动势第 1页(2)理想变压器：如果变压器在传输电能的过程中损失的能量很小，可以忽略不计，这种变压器就叫做理想变压器再判断 1变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能转化( )2变压器对恒定

3、电流也能变压( )3不计电能损耗的变压器为理想变压器()后思考 原、副线圈是否通过铁芯导通？【提示】不是都绕在同一绝缘铁芯上合作探讨 在课外，某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作时，发现缺少电源，于是就用一种摩托车的蓄电池代替，按图422 所示进行实验图 422探讨 1：闭合电键后，灯泡是否发光？【提示】因蓄电池是直流电源， 向外输出恒定电压， 故连接到副线圈上的小灯泡不会发光探讨 2：解释出现这种现象的原因【提示】原因是：恒定电压加在原线圈上后， 线圈内的磁通量不发生变化，因而副线圈中的磁通量也不发生变化，所以e nt 0.故副线圈中无感应电动势核心点击 1理想变压器有什么特点(1)没有

4、漏磁，即通过原、副线圈的每一匝的磁通量都一样；(2)原、副线圈没有电阻，即忽略原副线圈中的焦耳热损耗(铜损 )；(3)铁芯中无磁损耗，也不产生涡流；(4)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0.2变压器的工作原理第 2页图 423变压器的变压原理是电磁感应如图 4 23 所示，当原线圈上加交流电压u1 时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势 如果副线圈是闭合的， 则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势由于互感现象， 原、副线圈间虽然不相连， 电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈其

5、能量转换方式为原线圈电能磁场能副线圈电能1(多选 )理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有()a交流电的频率b磁通量的变化率c功率d交流电的峰值【解析】理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，b、 c 正确；变压器能改变交流电的峰值但不改变交流电频率， a 正确、 d 错误【答案】abc2关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()a通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变b穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等c穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势d原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈【解析】通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是

6、变化的，由于面积s不变，故磁通量 变化， a 错误；因理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量总相等，故 b 错误；由互感现象知c 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈的电能，原、副线圈通过磁联系在一起，故d 错误【答案】c3. 如图 4 24 所示为汽油机中点火装置的示意图，它使用的是12 v 直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10 000 v 的高压，开关是自动控制的，欲使副线圈两端得到一个高压，应使()第 3页【导学号： 05002094】a开关总处于接通状态b开关在接通时断开c开关在断开时接通d开关总处于断开状态图 424【解析】欲使副线圈两端得到一个高压，必须使变压器铁芯中

7、的磁通量发生变化，即原线圈中的电流必须发生变化，只有在开关闭合、 断开瞬间原线圈中电流才有变化，故选b、 c.【答案】bc对变压器的理解1变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用2变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的3变压器不能改变交变电流的频率4若直流电的电压是随时间变化的，也可以用变压器改变电压5原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于零理想变压器电压与匝数的关系及自耦变压器先填空 u1n11电压与匝数的关系： u2n2.i1n22电流与匝数的关系：.i2n13自耦变压器(1)它只有一个线圈，这个线圈可以作为原线圈接电源，线圈的一部分作为副线圈接负载，成为

8、降压变压器；也可以反过来使用，将线圈的一部分接电源，整个线圈接负载， 成为升压变压器 自耦变压器的工作原理和一般双绕组变压器一样，原、副线圈两端的电压之比等于匝数比(2)可调自耦变压器的最大优点是可以连续调节输出电压；缺点是低压端和第 4页高压端直接有电的联系，使用不够安全再判断 1升压变压器的副线圈电压高、电流大()2对于两个副线圈的变压器，电压比仍与匝数成正比( )3自耦变压器只有升压作用()4自耦变压器的优点是使用安全()后思考 升压变压器副线圈与原线圈相比，线圈匝数、 电压、电流和粗细有何不同？【提示】升压变压器副线圈匝数多、电压升高、电流降低、导线细合作探讨 实验仪器：学生电源 (低

9、压交流 12 v) ，可拆变压器，多用表(交流电压挡 )，电路图如图 425 所示图 425实验过程：保持原线圈的匝数 n1 和电压 u1 不变，改变副线圈的匝数 n2，研究 n2 对副线圈的电压 u2 的影响， n1200 匝， u112 v.12345n2/匝10080605040u /v5.94.73.52.92.32保持副线圈的匝数 n2 和原线圈的电压 u1 不变时，改变原线圈的匝数n1，研究 n1 对副线圈电压 u2 的影响， n240 匝， u112 v.12345n1/匝506080100120u2/ v9.57.95.94.73.9探讨 1：变压器线圈两端的电压u1、u2 与

10、原、副线圈的匝数 n1、n2 的关系【提示】u1n1un.22探讨 2：对于理想变压器，只有一组副线圈的情况下，原线圈和副线圈的电流跟它们的匝数的关系【提示】i 1 n2u1 n1i1n2i 2n1.因为 p1p2，即 i 1u1i2u2，又 u2n2，所以推导出 i2n1.第 5页核心点 1理想 器的 ( 流 ) 律 律表示依据 注 律u1u2u3适于一个原 圈及多个副 圈的1 2 3 entnnn情况功率关系p 入 p 出能量守恒适于理想 器i1n21i1 u2 2适于一个原 圈一 流i2n1ui个副 圈 律1i1 u2 2u3i3适于一个原 圈，n1i1n2i 2n3i3ui多个副 圈2

11、.理想 器各物理量 的制 关系 于一个 定的理想 器，原、副 圈的匝数一定 入 决定 出 ：由 u1u2，得 u2n2 1(1)nnnu .121当 u1 不 ，u2 也不会 ，与 阻r 多大及是否 化无关(2) 出功率决定 入功率： 理想 器p 出 p 入u2(3) 决定 出 流：当u1 一定 ， u2 也一定， 副 圈有i 2 r ，所以当 r 化 ， i2 也随之 化，即r 大， i2 小； r 小， i2 大n2(4) 出 流决定 入 流：由n1i1n2i 2 得 i 1n1i2，所以当i 2 化 ， i1也随之 化即i2 大， i1 大； i2 小， i1 也 小3自耦 器如 42

12、6 所示 自耦 器示意 ， 其特点是 芯上只 一个 圈 图甲中把整个 圈做 原 圈， 取一部分做 副 圈， 可以降低 ； 乙中把一部分做 原 圈，把整个 圈做 副 圈，可以升高 图 4264 于理想 器，下列 法中不正确的是 ( ) a原 圈的 入功率随着副 圈的 出功率增大而增大b原 圈的 入 流随着副 圈的 出 流增大而增大第 6页c原线圈的电压不随副线圈的输出电流变化而变化d当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零【解析】原线圈的电压决定副线圈的电压，即使副线圈开路也是如此， 副线圈电压在开路时也不会为零；原线圈的电流由副线圈的电流决定，当副线圈电流为零 (增大 )时，原线圈电流也为零(

13、增大 ) ；输出功率决定输入功率，输出功率变大时，输入功率也变大，且二者总相等，故不正确的选项为d.【答案】d5机床上的照明电灯用的电压是36 v，是将 220 v 电压经变压器降压得到的若电灯功率是40 w，可正常发光，则该变压器原、副线圈中的电流分别为a5.5 a,0.9 ab0.18 a,1.1 ac5.5 a,1.1 ad0.15 a,0.9 a【解析】 i2p2401.1 au236 ap240又 p1p2，则 i 1u1 220a 0.18 a，故 b 正确【答案】b6. 如图 4 27 所示，理想变压器原、 副线圈匝数之比为 20 1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 v60 w”灯泡一只，且灯泡正常发光，则【导学号： 05002095】3 2a电流表的示数为 220 ab电源输出功率为1 200 w3c电流表的示数为 220 ad原线圈端电压为11