高中物理选修3-25.4变压器

1、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额定工作电压压随身听随身听3V机床上的照明机床上的照明灯灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电手机充电器器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显黑白电视机显像管像管几万伏几万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显彩色电视机显像管像管十几万伏十几万伏但我们国家民用统一供电均为但我们国家民用统一供电均为220V220V，那么如何，那么如何使这些额定电压不是使这些额定电压不是220V220V的电器设备正常工作的电器设备正常工作的呢？的呢？ 几种常见的变压器几种常见的变压器一、变压器的构造一、变压器的构造1.示意图示

2、意图 U1U2 n1n2原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.构造：构造：（1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘（绝缘硅钢片叠合而成）硅钢片叠合而成）（2）原线圈（初级线）原线圈（初级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n1表示表示（3）副线圈（次级线）副线圈（次级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n2表示表示（4）输入电压：）输入电压：U1; 输出电压：输出电压：U2.3.3.电路图中符号电路图中符号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，那么在给原线圈圈接交变电压接交变电压U1后，副线圈电压后，副线圈电压U2是怎是怎样产生的？样产生的？铁芯铁芯与线与线圈互圈互相绝相绝缘缘 U1U2 n1n2

3、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？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铁芯，变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了利用互感现象实现了电能电能（U1、I1）到）到磁磁场能场能（变化的磁场）（变化的磁场）再到再到电能电能（ U2、I2）转化。转化。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2思考：思考：若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压，副线圈电压U2 ？U20理想变压器理想变压器如果在能量转化的过程中能量损失很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，以小，能够略去原

4、、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器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。这是物理学我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。中又一种理想化模型。无铜损、铁损、磁损无铜损、铁损、磁损三、理想变压器的变压规律三、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：E1=n1/ tE2=n2/ t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=E2 2121nnUU2121nnEE理想变压器原副线圈的端电压之比等于理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比这两个线

5、圈的匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U 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2121nnUU四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律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: : U1I1=U2I2P出出= P入入121221nnUUII2.2.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的跟它们的匝匝数数成成反比反比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1221nnII五、几种常用变压器五、几种常用变压器1. 1.自耦变压

6、器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器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？ 自耦变压器的自耦变压器的原副线圈共用一原副线圈共用一个线圈个线圈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 使用时把原线圈与电使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数（输多于副线圈匝数（输出端不可短路）出端不可短路）使用时把原线圈与电使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数少于副线圈匝数（输（输出端不可断路）出端不可断路）一、变压

7、器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2电路图中符号电路图中符号 3 3构造：构造：二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理： 1、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生 的互相感应现象的互相感应现象 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3、理想变压器理想变压器 P P入入P P出出三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律 U1/U2=n1/n2四、理想变压器的变流规律：四、理想变压器的变流规律： I1/I2=n2/n1 五、常用变压器五、常用变压器小结小结练练1、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路、为

8、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，如图所示是保护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开关的电路原理简图 问：问：（1）电路正常工作时，）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原线圈是没有电流的，原因是什么？因是什么？（2）如果站在地上的人不小心接触火线时，）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线线圈为什么会产生感应电流？圈为什么会产生感应电流？答案：答案：（1 1）电流互感器）电流互感器a a侧两线圈完全相同，流过两侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，磁场相互抵消

9、，b b侧线圈磁通量总为零而不变，侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流线圈中不产生感应电流（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生侧两线圈电流大小不等，产生“剩剩余电流余电流”在铁芯中产生变化的在铁芯中产生变化的“剩余磁通剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流电流V变压器输入输出电压、电流、功率大小之变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系间的因果关系 1、S闭合后，电压表的示数变化吗？闭合后，电压表的示数变化吗？ 3、S闭合后，电流

10、表闭合后，电流表A2的示数如何变化？电流表的示数如何变化？电流表A1的示数如何变化？的示数如何变化？A1U1R1R2SA22、S闭合后，输出功率闭合后，输出功率P2 如何变化？输入功率如何变化？输入功率P1 如何变化？如何变化？输入电压输入电压U1决定输出电压决定输出电压U2 输出电流输出电流I2决定输出电流决定输出电流I1 输出功率输出功率P2决定输出功率决定输出功率P1 六、有多个副线圈的理想变压器的问题六、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，原线圈一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为，两个副线圈的匝数分别为n2和和n3，相，相应的电压分别为应的电压分别为U1、U2和和U3，相应的电流分别，相应的电流分别为为I1、I2和和I3，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 11332UnUnU1 U2 U3 n1 n2 n3 若有多个副线圈若有多个副线圈P1P2P3，即即U1I1U2I2U3I3将将U1 U2 U3 n1 n2 n3 代入得代入得n1I1n2I2n3I3练练2、如图所示：理想变压器的交流输入电压、如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n2