第六节变压器

1、高二物理高二物理3-23-2交变电流交变电流2 0 1 72 0 1 7 年年 2 2 月月 2 82 8 日 于 广 东 肇 庆日 于 广 东 肇 庆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3V3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V36V扫描仪扫描仪12V12V防身器防身器3000V3000V手机充电器手机充电器4V-6V4V-6V黑白电视机显像管黑白电视机显像管 几万伏几万伏录音机录音机6V 9V 12V6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管 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

2、如何使这些，那么如何使这些额定电压不是额定电压不是220V220V的电器设备正常工作的呢？的电器设备正常工作的呢？ 变压器变压器【生活中的电压生活中的电压】【几种常见的变压器】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 1）闭合铁芯。）闭合铁芯。 （2 2）原线圈（初级线圈），）原线圈（初级线圈），其匝数用其匝数用n n1 1表示。表示。（3 3）副线圈（次级线圈），）副线圈（次级线圈），其匝数用其匝数用n n2 2表示。表示。【注注】输入电压：输入电压：U U1 1 输出电压：输出电压：U U2 2【变压器的结构】3.3.电路图中符号电

3、路图中符号n1n2问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通问题：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，那么在给原线圈变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变接交变电压电压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？【温馨提示温馨提示】铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n2初级初级次级次级【变压器的工作原理变压器的工作原理】-互感现象互感现象 【原理原理】变压器通过闭变压器通过闭合铁芯，利用互感现象合铁芯，利用互感现象实现了实现了电能电能（U U1 1、I I1 1）到）到磁场能磁场能（变化的磁场）（变化的磁场）再到再到电

4、能电能（ U U2 2、I I2 2）转）转化。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U U1 1，副线圈电，副线圈电压压U U2 2=？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小，如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去铁芯、原、副线圈的电阻，以及各能够略去铁芯、原、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理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。型。无铜损、铁损、磁损无铜损、铁损、磁损【理想变压器的变压规

5、律理想变压器的变压规律】I1I2n1n2U1U2规律：规律：理想变压器原副线圈理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比圈的匝数之比2121nnUU公式：公式：思考：思考： 如果变压器的副线圈有如果变压器的副线圈有N个，匝数分别为个，匝数分别为n2n3nN.312123=.=NNUUUUnnnnn 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【理想变压器的分类理想变压器的分类】【课堂练习课堂练习1 1】理想变压器原、副线圈的匝数比理想变压

6、器原、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，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，图中电流表直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 A3 mA B3 mA B0 0 C C48 mA D48 mA D与负载与负载R R的值有关的值有关参考答案：参考答案：B【理想变压器的变流规律理想变压器的变流规律】1. 1.理想变压器输出功率理想变压器输出功率等于等于输入功率输入功率即即: : U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P出出=

7、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数匝数成成反比反比1221nnII1 12 2In I即：n 如果变压器的副线圈有如果变压器的副线圈有N个，匝数分别为个，匝数分别为n2n3nN.思考：思考：1 12 23 3+.NNIn In In In【课堂练习课堂练习2 2】如图所示：理想变压器的交流输入如图所示：理想变压器的交流输入电压电压U U1 1=220 V=220 V，有两组副线圈，其中，有两组副线圈，其中n n2 2=36=36匝，匝，标有标有“6 V6 V，9 W9 W”、“12 V12 V，12 W12 W”的灯泡分别

8、接的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：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和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n n3 3. .（2 2）原线圈的电流）原线圈的电流I I1 1。n3n2n1（1 1）n n1 1 13201320匝匝 n n3 3= 72= 72匝匝（2 2）I I1 1=0.095 A=0.095 AAVR1R2SA A. U . U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大C C. U . U 减小、减小、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小D D. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1

9、1 不变不变B B. U . U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大 【课堂练习课堂练习3 3】如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。变压后接用电器，线路电阻不计。S S原来闭合，且原来闭合，且R R1 1=R=R2 2，现将现将S S断开，那么交流电压表的示数断开，那么交流电压表的示数U U、交流电流表的示、交流电流表的示数数I I 和用电器上和用电器上R R1 1的功率的功率P P1 1将分别是将分别是（ ） 参考答案：参考答案：D D【课堂练习课堂练习4 4】如图所示，理想变压器原副线圈匝如图所示，理

10、想变压器原副线圈匝数比为数比为4: 14: 1，原线圈中的电阻，原线圈中的电阻A A与副线圈中的负载与副线圈中的负载电阻电阻B B阻值相等。阻值相等。a ba b端加一交流电压端加一交流电压U U后，求：后，求：（1 1） B B电阻两端电压为多少？电阻两端电压为多少？（2 2）两电阻两端电压之比为多少？）两电阻两端电压之比为多少？（3 3）两电阻消耗的功率之比为多少？）两电阻消耗的功率之比为多少？ n1n2BAUab（3 3）1:161:16（2 2）1:41:4 （1 1） UB= 174U【参考答案参考答案】U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R【

11、变压器输入输出电压、电流、功率之间的因果关系变压器输入输出电压、电流、功率之间的因果关系】 1.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定：决定： P1P22.U1由电源决定。由电源决定。4.I I2由由U2和负载决定：和负载决定： 。 I I2U2R3.U2由由U1决定：决定： 2121nnUU5.I I1由由I I2决定：决定： 1221nnII【课堂练习课堂练习4 4】如图所示，一理想变压器原、副线如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为圈的匝数比为n n1 1：n n2 2=3=3：1 1，有四只相同的灯泡连，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡入电路中，若灯泡L L2 2、L

12、L3 3、L L4 4均能正常发光，则灯均能正常发光，则灯泡泡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n2n1L3L4L1L2参考答案：参考答案：A A课本练习第课本练习第5 5题：题：P P5959【课堂练习课堂练习6 6】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，如图所示是保护开关的电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线圈是没有电流的，原因是什线圈是没有电流的，原因是什么？么？（2 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 b线圈为什线圈为什么会产生感应电流？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，侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，产生的磁场相互抵消，b b侧线圈磁通量总为零侧线