《变压器》PPT课件

1、4.2 变压器变压器照明灯电压照明灯电压-220220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-3636伏伏半导体收音机电源电压不超过半导体收音机电源电压不超过1010伏伏大型发电机交流电压大型发电机交流电压-几万伏几万伏远距离输电远距离输电-几十万伏几十万伏电视机显像管却需要电视机显像管却需要10000V10000V以上电压以上电压交流便于改变电压，以适应各种不同的需要交流便于改变电压，以适应各种不同的需要变压器就是变压器就是改变改变交流交流电压的设备电压的设备几种常见的变压器一、变压器的构造一、变压器的构造1.1.示意图示意图 U1U2 n1n2原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造：构造：（1

2、 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝（绝缘硅钢片叠合而成）缘硅钢片叠合而成）（2 2）原线圈（初级线）原线圈（初级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副线圈（次级线）副线圈（次级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n2 2表示表示（4 4）输入电压：）输入电压：U U1 1; ; 输出电压：输出电压：U U2 2. .问题：问题：闭合铁芯的作用？闭合铁芯的作用？ (1)(1)防止涡流防止涡流(2)(2)构成闭合的磁回路构成闭合的磁回路（导磁）（导磁）3.3.电路图中符号电路图中符号n1n24 4、分类：、分类：（1 1）升压变压器）升压变压器铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘

3、 U1U2 n1n2（2 2）降压变压器）降压变压器问题：问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接圈接交变电压交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎是怎样产生的？样产生的？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 变压器通过闭合变压器通过闭合铁芯，利用互感现象铁芯，利用互感现象实现了电能（实现了电能（U U1 1、I I1 1）到磁场能（变化的磁到磁场能（变化的磁场）再到电能（场）再到电能（ U U2 2、I I2 2）转化。）转化。原原线线圈

4、圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2互感现象：在原副线圈中由于有互感现象：在原副线圈中由于有交变电交变电流流而发生的互相感应现象。而发生的互相感应现象。 思考：思考：（1）变压器能改变恒定的直流电吗变压器能改变恒定的直流电吗 ？（2）如变压器原线圈接大小变化的直流电源，）如变压器原线圈接大小变化的直流电源， 情况又如何？情况又如何？ 能量转化中的损耗：能量转化中的损耗： 能量转化：能量转化：闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能-磁场能磁场能-电能的转电能的转换换（3）硅钢片）硅钢片 涡流涡流 产热。产热。（1）变压器的铁芯内）变压器的铁芯内有漏磁有漏磁，损耗磁场能，损耗磁场能（2）原、副线

5、圈有内阻，即产生）原、副线圈有内阻，即产生 焦耳热焦耳热 ；理想变压器理想变压器-理想化模型。理想化模型。实际的大型变压实际的大型变压器都可看做为理器都可看做为理想变压器。想变压器。无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理理想想变变压压器器典例剖析：一、变压器的原理典例剖析：一、变压器的原理例例1 1、一理想变压器，其原线圈、一理想变压器，其原线圈22002200匝，副线圈匝，副线圈440440匝，并接一个匝，并接一个100100的负载电阻。的负载电阻。（1 1）当原线圈接在）当原线圈接在44V44V直流电源电源上时，副线圈两端电压表示直流电源电源上时，副线圈两端电压表示数为数为_V,_V,副线

6、圈中电流表示数为副线圈中电流表示数为_A._A.（2）当原线圈接在）当原线圈接在220V交变电源上时，电压表示数为交变电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为，电流表示数为_A。变式训练变式训练1 1、理想变压器的原线圈、理想变压器的原线圈的匝数为的匝数为110110匝，副线圈匝数为匝，副线圈匝数为660660匝，若原线圈接在匝，若原线圈接在6 V6 V的电池的电池上，则副线圈两端电压为：上，则副线圈两端电压为：A.36 VA.36 VB.6 VB.6 VC.1 VC.1 VD.0 VD.0 V0 00 044440.440.44D D练习练习1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原

7、、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直，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，图中电流表线运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为的示数为 （ ）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关B实验结论：原副线圈两端电压之比等于原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。这两个线圈的匝数比。 次数次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系的实验研究原副线圈两端电压关系的实验三、理想变压器的变压规律三

8、、理想变压器的变压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应电原、副线圈中产生的感应电动势分别是：动势分别是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t tE1 1/n/n1 1= = E2 2/n/n2 2原线圈回路有：原线圈回路有：U U1 1 E E1 1=I=I1 1r r1 1 0 0则则U U1 1=E=E1 1副线圈回路有：副线圈回路有： E E2 2=U=U2 2 +I+I2 2r r2 2 UU2 2则则U U2 2=E=E2 2若不考虑原副线圈的内阻，则若不考虑原副线圈的内阻，则U U1 1=E=E1 1；U U2 2=E=E2 2

9、则：则：U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2 理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的端电压之比端电压之比等于等于这两个线圈的这两个线圈的匝数之比匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律问题：问题：原副线圈的电流可能满足何规律？原副线圈的电流可能满足何规律？1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即: : U U

10、1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2I I 1 1/ I/ I 2 2= U= U2 2 / / U U1 1= n= n2 2 / / n n1 1P P入入= = P P出出2.2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比数成反比I I 1 1/ I / I 2 2= n= n2 2 / n/ n1 1 变压器工作时，高压线圈匝数多而变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。用较粗的导线绕制。 这也是判定高

11、压这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。线圈和低压线圈的一种方法。此公式只适用于此公式只适用于一个副线圈一个副线圈的变压器的变压器例例2 2、图为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线、图为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接在一个标有圈接在一个标有“12V 100W”12V 100W”的灯泡上已知变压器初、次级的灯泡上已知变压器初、次级线圈匝数之比为线圈匝数之比为181181，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读，那么灯泡正常工作时，图中的电压表读数为数为_ _V_V，电流表读数为，电流表读数为_A_A 典例剖析：二、理想变压器的规律典例剖析：二、理想变压器的规律216

12、2160.460.46解解：(1)由灯正常发光，故：由灯正常发光，故：U2=12V由理想变压器电压与匝数的关系：由理想变压器电压与匝数的关系： U1/U2=n1/n2 得：得： U1=216V（2）由能量守恒，有）由能量守恒，有P入入=P出出，即，即I1U1=I2U2=P2得：得：I1=P2/U1=0.46AU U1 1U U2 2= =n n1 1n n2 22202203636= =11001100n n2 2n n2 2= =180180180U U2 2P P2 2I I2 2= =n n2 2n n1 1I I1 1I I2 218018011116060110011003636=

13、=n n2 2 P P2 2=n n1 1 U U2 2= =3 3A A解：解：所以：所以：3 A练习练习1.1.一理想变压器，原线圈匝数一理想变压器，原线圈匝数n n1 1=1100=1100，接在电压接在电压220V220V的交流电源上，当它对的交流电源上，当它对1111只并只并联的联的“36V36V，60w”60w”的灯泡供电时，灯泡正常的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数发光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_，通，通过原线圈的电流过原线圈的电流 I I1 1 =_ =_。练习练习2 2、如图所示，一理想变压器原、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为副线圈的匝

14、数比为n n1 1：n n2 2=3=3：1 1，有四只，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡相同的灯泡连入电路中，若灯泡L L2 2、L L3 3、L L4 4均能正常发光，则灯泡均能正常发光，则灯泡L L1 1（ ）A A、也能正常发光、也能正常发光B B、较另三个灯暗些、较另三个灯暗些C C、将会烧坏、将会烧坏D D、不能确定、不能确定1n2n1L3L4L1U1L2A 有多个副线圈的理想变压器的问题有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为线圈匝数为n n1 1，两个副线圈的匝数分别为，两个副线圈的匝数分别为n n2

15、2和和n n3 3，相应的电压分别为相应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流分别，相应的电流分别为为I I1 1、I I2 2和和I I3 3，根据变压器的工作原理可得：，根据变压器的工作原理可得： 11221UnUn 11332UnUn12由 （） （） 式 得 ：2233U(3)UnnPP入出根据得112233I UI UI U -4（ ）134将（ ）（ ）式代入（ ）式得3112223222I UnnI UI Unn112233I nI nI n【例例1 1】一台理想变压器原线圈匝数一台理想变压器原线圈匝数n n1 111001100匝，两个副线圈的匝数分

16、别是匝，两个副线圈的匝数分别是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。若通过两个副线圈中的电匝。若通过两个副线圈中的电流分别为流分别为I I2 21A1A，I I3 34A4A，求原线圈中的，求原线圈中的电流。电流。 解析：对于理想变压器，输入功率解析：对于理想变压器，输入功率与输出功率相等，则有与输出功率相等，则有I I1 1n n1 1I I2 2n n2 2I I3 3n n3 3I I1 1（I I2 2n n2 2I I3 3n n3 3）n n1 1（1 160604 4600600）110011002.24A2.24A例例2 2、如图所示：理想变压器的交流输入、如

17、图所示：理想变压器的交流输入电压电压U U1 1=220V=220V，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，标有匝，标有“6V6V，9W”9W”、“12V12V，12W”12W”的灯的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：（1 1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n n1 1和另一副线圈的匝和另一副线圈的匝数数n n3 3. .（2 2）原线圈的电流）原线圈的电流I I1 1。n3n2n1解：（解：（1 1）由于两灯均正常发光，）由于两灯均正常发光，所以有：所以有：U U2 2=6V=6V，U U3 3=12V=12V根据原、副线圈

18、电压与匝数的关系，有：根据原、副线圈电压与匝数的关系，有：U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2 n n1 1= U= U1 1n n2 2/U/U2 2=1320=1320匝。匝。U U3 3/U/U2 2=n=n3 3/n/n2 2，n n3 3= U= U3 3n n2 2/U/U2 2=72=72匝。匝。（ 2 2 ） 根 据 能 量 守 恒 ， 有） 根 据 能 量 守 恒 ， 有 P P入入= P= P出出。 即。 即I I1 1U U1 1=P=P2 2+P+P3 3，则，则I I1 1= =（P P2 2+P+P3 3）/U/U1 1=0.095A=0.095A

19、练习练习1 1如图所示，理想变压器的原线圈接如图所示，理想变压器的原线圈接上上220V220V交流电压，副线圈有交流电压，副线圈有A A、B B两组，两组，A A组接组接44的电阻，的电阻，B B组接规格为组接规格为“10V24W10V24W”的灯泡。的灯泡。已知已知A A组的线圈匝数为组的线圈匝数为3030匝，两端电压为匝，两端电压为6V6V，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。12122203011006U nnU匝2222U6P9WR4223311I UI U924I0.15AU220U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2

20、 2R R 五、输入输出电压、电流、功率大小之五、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系间的因果关系 1.1.输入功率输入功率P P1 1由输出功率由输出功率P P2 2决定；决定； P1P22.U2.U1 1由电源决定；由电源决定；3.U3.U2 2由由U U1 1和匝数比决定；和匝数比决定； U U2 2n n2 2/n/n1 1UU1 14.I4.I2 2由由U U2 2和负载决定；和负载决定； I2U2R5.I5.I1 1由由I I2 2和匝数比决定；和匝数比决定； I I1 1n n2 2/n/n1 1II2 2规律总结：规律总结：2121nnUU1221nnII12PP1.1.

21、电压关系电压关系2.2.电流关系电流关系3.3.功率关系功率关系基本关系基本关系制约关系制约关系 1.1.电压电压2.2.电流电流3.3.功率功率21UU 由 和匝数比决定12PP 由 决定12II 由 和匝数比决定 六、六、变压器对各物理量的影响变压器对各物理量的影响(1)(1)改变的物理量改变的物理量(2)(2)不改变的物理量不改变的物理量 交流电压、电流交流电压、电流 功率、频率功率、频率典例剖析：三、理想变压器的动态分析典例剖析：三、理想变压器的动态分析例例1 1、对于理想变压器，下列说法中正确的是（、对于理想变压器，下列说法中正确的是（ ）A A、原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功

22、率增大而增大、原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B B、原线圈的输入电流，随着副线圈的输出电流增大而增大、原线圈的输入电流，随着副线圈的输出电流增大而增大C C、原线圈的电压，不随副线圈的输出电流变化而变化、原线圈的电压，不随副线圈的输出电流变化而变化D D、当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零、当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零变式训练变式训练1 1、如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡的灯泡L L1 1和和L L2 2。导线的等效电阻为。导线的等效电阻为R R。现将原来断开的开关。现将原来断开的开关S S闭闭

23、合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确合，若变压器原线圈两端的电压保持不变，则下列说法中正确的是（的是（ ）A A副线圈两端的电压不变副线圈两端的电压不变 B B通过灯泡通过灯泡L L1 1的电流增大的电流增大C C原线圈中的电流减小原线圈中的电流减小 D D变压器的输入功率减小变压器的输入功率减小ABCABCA A2121nnUU22UIR1221InIn111PIU方法总结：动态分析的一般思路方法总结：动态分析的一般思路1U2U决定决定2I决定决定1I决定决定1P决定决定七、几种常用变压器七、几种常用变压器1.1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器

24、升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器问题：有没有只问题：有没有只用一组线圈来实用一组线圈来实现变压的变压器？现变压的变压器？ 自耦变压器自耦变压器的原副线圈共用的原副线圈共用一个线圈一个线圈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 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路并联，原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈使用时把原线圈与电路串联，原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数匝数少于副线圈匝数例例1.1.钳形电流表的外形和结构如图（钳形电流表的外形和结构如图（a a）所示。）所示。图（图（a a）中电流表的读数为）中电流

25、表的读数为1.2A 1.2A 图（图（b b）中用同）中用同一电缆线绕了一电缆线绕了3 3匝，则匝，则 ( ( ) ) A.A.这种电流表能测直流的读数为这种电流表能测直流的读数为2.4A2.4AB.B.这种电流表能测交流电流，这种电流表能测交流电流，图（图（b b）的读数为）的读数为0.4A0.4AC.C.这种电流表能测交流电流，这种电流表能测交流电流，图（图（b b ) )的读数为的读数为3.6A3.6AD.D.这种电流表既能测直流这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，电流，又能测交流电流，图图 （b b）的读数为）的读数为3.6A 3.6A 图（图（a）A铁铁芯芯图（图（b）C例例2.2.为了保证用电安全，家庭居室的室内电路为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图护开关的电路原理简图 问：（问：（1 1）电路正常工作时，）电路正常工作时，b b线圈是没有电线圈是没有电流的，原因是什么？流的，原因是什么？（2 2