变压器(公开课所用)

1、变压器变压器 用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压 随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V 扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V 手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏 录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 在在 需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。 变压器变压器 变压器变压器就是就是改变改变交流交流电压电压的设备的设备 城乡变压器城乡变压器 各式变压器各式变压器 可拆式变压器可拆式变压器 变电站的大型变压器变电

2、站的大型变压器 (1)(1)闭合铁芯闭合铁芯 1 1、示意图、示意图 副副 线线 圈圈 U1 U2 n1n2 原原 线线 圈圈 铁芯铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成绝缘硅钢片叠合而成) (2)(2)原线圈原线圈( (初级线圈）初级线圈） 其匝数用其匝数用n1表示表示 与交流电源相连与交流电源相连 (3)(3)副线圈副线圈( (次级线圈）次级线圈） 其匝数用其匝数用n2表示表示 与负载相连与负载相连 (4)(4)输入电压输入电压U1 输出电压输出电压U2 2 2、符号、符号 铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 n1n2 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合

3、铁芯 上，一个线圈上，一个线圈连到交流电源连到交流电源的两端，另一个线圈连到小的两端，另一个线圈连到小 灯泡上。小灯泡可能发光吗？灯泡上。小灯泡可能发光吗？ 问题：问题：变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈 接交变电压接交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎样产生的？是怎样产生的？ 点击下图观看实验点击下图观看实验 原线圈原线圈 接接 交交 流流 电电 在铁芯中在铁芯中 产生变化产生变化 的磁通量的磁通量 副线圈副线圈 产生感产生感 应电动势应电动势 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：

4、电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化 (U1、I1) (变化的磁场变化的磁场) ( U2、I2) 实验：实验：探究变压器线圈两端探究变压器线圈两端电压与匝数的关系电压与匝数的关系 数据记录及处理数据记录及处理 n1/匝n2/匝U1/VU2/Vn1/n2U1/U2 20010022 20010042 20010062 20040040.5 80010088 实验结论实验结论 误差允许范围内误差允许范围内 2 1 2 1 n n U U 误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处 有损耗，磁场也不能完全局限在铁芯内有损耗，磁场也不能完全局限在铁芯内 思考：思考：

5、1 1、实际的、实际的变压器在运行时，哪些地方有能量变压器在运行时，哪些地方有能量 损耗呢？损耗呢？ 2、为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变 磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？ 演示：演示：将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观 察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化。 磁通量没损失磁通量没损失 线圈没有电阻线圈没有电阻 铁芯不发热铁芯不发热 理想变压器理想变压器 的特点：的特点： 没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器 没有能量损失的变压器没有

6、能量损失的变压器 输入功率等于输出功率输入功率等于输出功率 P入 入 P出 出 请根据法拉第电磁感应定律推导变压请根据法拉第电磁感应定律推导变压 器原、副线圈的电压与匝数的关系。器原、副线圈的电压与匝数的关系。 理论推导 I1I2 n1n2 U1U2 原、副线圈中通过的磁通原、副线圈中通过的磁通 量始终相同量始终相同( (无漏磁无漏磁).).因此产因此产 生的感应电动势分别是：生的感应电动势分别是： t nE 11 t nE 22 2 1 2 1 n n E E 若不考虑原副线圈的内阻有：若不考虑原副线圈的内阻有： U1=E1 U2=E22 1 2 1 n n u u 1、n2 n1 U2U1

7、升压升压变压器变压器 2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器 2 1 2 1 n n U U 实验和理论分析都表明：理想实验和理论分析都表明：理想 变压器原副线圈的变压器原副线圈的电压电压跟它们的跟它们的匝匝 数数成成正比正比 做一做：做一做：电源电压电源电压12V12V原线圈原线圈100匝，请匝，请 用漆包线绕制副线圈，要求能使恒定电压用漆包线绕制副线圈，要求能使恒定电压 为为6V的小灯泡正常发光。的小灯泡正常发光。 即即: : 1 2 1 2 2 1 n n U U I I 理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流电流跟它们跟它们 的的匝数匝数成成反比反比 I1I2 n1n2

8、U1U2 分析讨论：分析讨论：电源电压电源电压保持原副线圈保持原副线圈 匝数一定，增加负载，分析电流表匝数一定，增加负载，分析电流表A1、A2 和电压表和电压表V1、V2的变化情况的变化情况 输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 输出功率决定输入功率！输出功率决定输入功率！P P1 1P P2 2 输入电压决定输出电压！输入电压决定输出电压！U U2 2(n(n2 2/n/n1 1)U)U1 1 输出电流决定输入电流！输出电流决定输入电流！I I1 1(n(n2 2/n/n1 1)I)I2 2 一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2符号符号 二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理： 1 1、互感互感现象：变压器只能改变现象：变压器只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2