第四节 变压器

1、 高二物理 3-2 交变电流第四节 变压器高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 一、变压器的结构和符号一、变压器的结构和符号：1 1 结构：副线圈（次级线圈）副线圈（次级线圈）：跟负载相连，用绝缘跟负载相连，用绝缘线绕成的线绕成的原线圈（初级原线圈（初级线圈）线圈）：跟电：跟电源相连，用绝源相连，用绝缘线绕成的。缘线

2、绕成的。 U1U2 n1n2结构示意图结构示意图闭合铁芯是由涂有绝闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合缘漆的硅钢薄片叠合而成。而成。注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 一、变压器的结构和符号一、变压器的结构和符号：2 2 符号：n1n2电路中的符号电路中的符号问题：变压器原线圈和副线圈电路是否相通？问题：变压器原线圈和副线圈电路是否相通？ 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

3、电压接交变电压U U1 1后，副线圈两端的交流电压后，副线圈两端的交流电压U U2 2是怎样产生的？是怎样产生的？高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 互感现象互感现象是变压是变压器工作的原理。器工作的原理。二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理：原线圈加原线圈加交变交变电压电压U U1 1原线圈产生原线圈产生交变交变电流电流在铁芯中产生在铁芯中产生交变交变磁场磁场副线圈中穿过副线圈中穿过交变交变磁通量磁通量副线圈中产生感应电动势副线圈中产生感应电动势U U2 2U1U2新电源新电源高 二 物 理 选

4、修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理： -互感现象互感现象强调：强调： 原、副线圈之间是通过原、副线圈之间是通过交变磁场相互联系的，且穿过它交变磁场相互联系的，且穿过它们的磁通量始终相等。们的磁通量始终相等。 从能量的角度看，显然从能量的角度看，显然变压器不能产生电能，只是通过变压器不能产生电能，只是通过交变磁场传输电能。交变磁场传输电能。 原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2思考：思考： 若给原线圈接若给原线圈接直流直流电压电压U U1 1，副线圈电压，副线圈电压U

5、U2 2 情况怎样？情况怎样？U U2 20 0高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 问题问题1 1： 原、副线圈不套在闭原、副线圈不套在闭 合铁芯合铁芯上，是否仍然存在互感现象？上，是否仍然存在互感现象？问题问题2 2： 为什么说闭合铁芯是变压器的必为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？（铁芯的作用是什么？）要组成部分？（铁芯的作用是什么？）（仍存在）（仍存在） 如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈

6、中传送电一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。芯内部，大大提高了变压器的效率。二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理： -互感现象互感现象原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，

7、这样的变压器我副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。理想变压器理想变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达97%99%97%99%，所以理论研究时我们把它当成所以理论研究时我们把它当成100%100%（理想变压器）是没（理想变压器）是没有问题的。有问题的。高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3

8、- 2 第 五 章 交 变 电 流 三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律：没有能量损失没有能量损失U U1 1U U2 2n n1 1n n2 2（1 1）输入功率等于输出功率：）输入功率等于输出功率：P1=P22121nnUU （2 2）变压比公式：）变压比公式：基本公式基本公式理论推导？理论推导？高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律： （2 2）变压比公式：）变压比公式：2121nnUU若若n n2 2nn1 1U2nn1 1U2U1( (

9、升压变压器）升压变压器）高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律： （3 3）电流与匝数的关系：）电流与匝数的关系：2121nnUUP1=P21221nnII此式只适用于有此式只适用于有一个副线一个副线圈圈的变压器，不适用于有的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。多个副线圈的变压器。U U1 1U U2 2n n1 1n n2 2I I1 1I I2 2高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五

10、 章 交 变 电 流 四、几种常见的变压器四、几种常见的变压器：1 1 自耦变压自耦变压器器：U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器自耦变压器的自耦变压器的原副线圈共用原副线圈共用一个线圈一个线圈高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 四、几种常见的变压器四、几种常见的变压器：2 2 互感器互感器： A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与电路并联，使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数原线圈匝数多于副线圈匝数使用时把原线圈与

11、电路串联，使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数原线圈匝数少于副线圈匝数高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 【例1】一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等 （ ）A交流的频率B电流的有效值C电功率D磁通量变化率高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 【例2】如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则 （

12、 ）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消耗功率减小C保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 【例3】如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，求三个线圈的匝数比n1n2n3.高 二 物 理 选 修 3 - 2 第 五 章 交 变 电 流 一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1构造：构造： 2 2示意图示意图 3 3电路图中符号电路图中符号二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 互感现象互感现象 1 1、变压器只能改变、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 2、能量转化：电能、能量转