变压器(PPT精品课件,内有例题和实验素材)

1、县二中 物理组 马合沙提 复 习 1.电感和电容对交变电流也存在阻碍作用，电感和电容对交变电流也存在阻碍作用， 分别用分别用感抗XL=2fL （L为电感，电感的单位为亨利，感抗的单位为欧姆） 和和容抗 XC=1/(2fC ) （C为电容，电容的单位为法拉，容抗的单位为欧姆）表示。表示。 2、电感和电容对交流的阻碍作用的大小不仅与电感、电容本身有关，还跟交、电感和电容对交流的阻碍作用的大小不仅与电感、电容本身有关，还跟交 流的频率有关：流的频率有关： 电感：电感：“通通 ；阻；阻 。” “通通 ； 阻阻 。” 电容：电容：“通通 ；隔；隔 。” “通通 ；阻；阻 。”交流直流低频 高频 交流直流

2、低频高频 3.实际应用：实际应用：扼流圈扼流圈 低频扼流圈（低频扼流圈（L较大），作用是较大），作用是“通直流、阻所有交流通直流、阻所有交流” 高频扼流圈（高频扼流圈（L较小），作用是较小），作用是“通低频、阻高频通低频、阻高频” 思考： 电感和自 感系数有 什么联系？ 思考与讨论 另一个线圈连到额定电压为3.8V的小灯泡上。小灯泡可能 发光 吗 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯，一个线圈连到学生电源的两端。 分别通以两种电流： (1)恒定直流电(2)正弦交流电。 请同学们判断并判断分析其原因。 用电器用电器 额定额定 工作电压工作电压 用电器用电器 额定额定 工作电压工作电压 随身

3、听3V 机床上的照明 灯 36V 扫描仪12V防身器3000V 手机 充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显 像管 几万伏 录音机6V 9V 12V 彩色电视机显 像管 十几万伏 从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均 为220V，那这些电器设备怎样才能正常工作呢？ 请看一组数据： 能提供不同交变电压的设备能提供不同交变电压的设备 一、变压器三大部件 原线圈(初级线圈)：其匝数用n1表示, 与外界交变电源相连，将电能转化成 磁场能，产生交变的磁场。 闭合铁芯：绝缘硅钢片叠合而成，形成闭合磁路，减少磁场能损失。 副线圈(次级线圈)：其匝数用n2表示，

4、与负载用电器相连,将磁场能转化 成电能输出。 变压器 电路符号 注意注意变压器的原、副线圈并未直接相连 二、变压器的工作原理 二、变压器的工作原理 1、原线圈内通直流电，副线圈内 感应电流. 2、原线圈内通交流电，副线圈内 感应电流. 3.原线圈内变化的电流在铁芯内产生变化的磁场，副线圈同样处在铁芯的磁场内，将产 生感应电流（互感现象）。 4、铁芯中的磁场，由原、副线圈分别产生后叠加形成。所以铁芯两边的磁场变化是一 样的，即/t相同。（忽略磁场能的损失） 对于原线圈 对于副线圈 无 有 三、理想变压器的规律三、理想变压器的规律 闭合铁芯实现了电能-磁场能-电能 的转换，由于原副 线圈中的电流共

5、同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转 换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化 模型-理想变压器。 （3）铁芯中的感应涡流不计，铁芯不发热，无铁损铁损现象 （1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁 通量都一样每匝线圈中所产生感应电动势相等，无磁损磁损现象。 （2）线圈绕组的电阻不计，无铜损铜损现象 理想变压器 满足条件： 大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，本章研究的变 压器可当做理想变压器处理. 说明 三、理想变压器的规律三、理想变压器的规律 1、原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无 漏磁),因此产生的感应电动势关系是: 2、若忽略两线圈的

6、内阻，且线圈内电流都 很小，则有： 原副线圈两端的电压跟匝数成正比. 结论结论1 U1:U2=n1:n2 三、理想变压器的规律三、理想变压器的规律 结论结论2 因为理想变压器无能量损失，所以理想变压器输出功率应等于输入功率。 也可写成： 结合公式： 结论结论3 理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比。 得出： 说明：此公式只适用于一个副线圈的变压器的情形。如有多个副线圈，只能 按照能量守恒的原则来计算。 四理想变压器的原、副线圈的基本关系 （1）理想变压器输出功率决定输入功率。当副线圈空载（ 未接用电器）时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零。 输入功率随着负载的变化而变化。若同时有多组

7、副线圈工作， 则U1I1U2I2U3I3UnIn成立 说明：说明： （2) 理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数 比所决定。无论副线圈是否有负载，是单组还是多组，每组副 线圈两端电压与原线圈两端电压都满足 3 3 2 2 1 1 n U n U n U 讨论：讨论： 如何实现用变压器升高或降低升高或降低电压电压？ 当当n n2 2 n n1 1 时，有 时，有U U2 2UU1 1 当当n n2 2 n n1 1时，有时，有U U2 2 U U1 1 根据：根据：U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2 -升压变压器升压变压器 -降压变压器降压变压器 变压器由两个线

8、圈组成：一个为原线圈，另一个为副线圈。 这两个线圈的电压不同作为高压线圈的匝数多、通过的电流小， 根据焦耳定律和节材原则，应用较细的导线绕制；作为低压线圈的匝数少、 通过的电流大，根据焦耳定律和节能原则，应当用较粗的导线绕制 因此，我们打开变压器时看到两个线圈粗细不同，用粗导线绕制、匝 数少的线圈为低压线圈，用细导线绕制、匝数多的线圈为高压线圈。 千万不能接错线圈！ 课堂练习 1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n24：1，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12mA，则电流表A2的示数为（ ） A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关 B 2、一

9、台理想降压变压器接入10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流.已知两个线圈的 匝数比为401，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率是（ ） A.5 A，250 V，50 kW B.5 A，10 kV，50 kW C.200 A，250 V，50 kW D.200 A，10 kV，2103 kW A 负载电流就是输出电流（I2）,10KV电压是原线圈电压（U1）,就是输入电压。 U1: U2=n1:n2=10:U2=1:40U2=250V I1 : I2=n2:n1=I1: 200=40:1 I1=5 A 课堂练习 3、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电

10、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 =_。 1803 A 接在原线圈匝数n1电压的220V交流电源电压是U1 U U1 1: U: U2 2=n=n1 1:n:n2 2=220:36=1100:n=220:36=1100:n2 2n2=180 P1=P2=660 w 课堂练习 4、如图所示,理想变压器的初级线圈接交流电源,次级线圈接阻值为R的负载电阻.若与初 级线圈连接的电压表V1的示数为U1,与次级线圈连接的电压表V2的示数为U2,且U2U1,则 以下判断中正确的是（ ） A.该变压器输入电流与输出电

11、流之比为U1U2 B.该变压器输入功率与输出功率之比为U2U1 C.通过负载电阻R的电流I2=U2/R D.通过初级线圈的电流I1=U22/U1R CD RU U U R U U U IU I 1 2 2 1 2 2 1 22 1 . 欧姆定律 课堂练习 5、如图所示，理想变压器的输入端电压 u=311sin100t(V) ，原副线圈的匝数 之比为n1 :n2=10:1 ；若图中电流表读数为 2 A ，则 （ ） A电压表读数为 220 V B电压表读数为 22 V C变压器输出功率为 44 W D变压器输入功率为 440 W BC 这公式中的电压和电流都是指这公式中的电压和电流都是指有效电压

12、有效电压和和有效电流有效电流 我们可以从这个我们可以从这个输入端电压输入端电压 u=311sin100t u=311sin100t 中看到哪些信息量？中看到哪些信息量？ 311 M U 100 有效电压有效电压 U1=220 V U2=22V vIUP44222 222 难点突破 难点一：多个副线圈问题 例题 1：如图所示,理想变压器有两个副线圈,原线圈1接220 V交流电源,副线圈2的 匝数为30匝,两端接有“12 V 12 W”的灯泡L，副线圈3的输出电压为110 V，两端 接有电阻R.若L正常发光且通过R的电流为0.4 A,求： (1) 副线圈3的匝数n3; (2) 原线圈1的匝数n1和

13、通过它的电流I1. (1) 275匝匝 (2) 550匝匝 0.255 A 解题关键：电流关系是由电压关系和功率关系推导出来！ 应 用 1、自 耦 变 压 器 降压变压器降压变压器 升压变压器升压变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 耦耦合合物理学上指两个或两个以上的体系或两种运动形式 之间通过各种相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。 降压变压器降压变压器 升压变压器升压变压器 应 用2.互感器 用途：把高电压高电压变成低电压低电压， 或把大电流大电流变成小电流小电流 电压互感器电流互感器 使用时把原线圈 与电路并联，原 线圈匝数多于副 线圈匝数。 使用时

14、把原线圈 与电路串联，原 线圈匝数少于副 线圈匝数。 例：钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。 图（a）中电流表的读数为1.2A 。图（b）中用同一电 缆线绕了3匝，则： （ ） A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为 2.4A B.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为 0.4A C.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为 3.6A D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流， 图 （b）的读数为3.6A C 电压互感器 电流互感器 课后练习 3.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电 流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则 （ ） A. a为电流表，b为电压表 B. a为电压表，b为电流表 C. 线路输送电功率是2200W D. 线路输送电功率是2.2106W BD U U1 1: U: U2 2=n=n1 1:n:n2 2= U= U1 1 :220=100:1:220=100:1 U U1 1 =22000v=22000v I I1 1 : I: I2 2= =n n