四、变压器 (7)

1、 变压器用电器额定工作电压用电器额定工作电压随身听3V机床上的照明灯36V扫描仪12V防身器3000V手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管12万伏录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管34万伏 但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？ 生活中需要各种电压需改变电压，以适应各种不同电压的需要。思考与讨论 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到电源的两端： (1)恒定直流 (2)正弦交流 另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？变压器的结构闭合铁芯原线圈(初级线圈)副线圈(次级线圈)我想知道1、示意图(

2、1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)(2)原线圈(初级线圈) 其匝数用n1表示 与交变电源相连(3)副线圈(次级线圈) 其匝数用n2表示 与负载相连(4)输入电压U1 输出电压U2一、变压器的构造原线圈副线圈铁芯U1U2 n1n22、符号问题：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，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？n1n2n1n2无铁芯有铁芯铁芯与线圈互相绝缘变压器为什么能改变电压原线圈接 交流 电在铁芯中产生变化的磁通量副线圈产生感应电动势在铁芯中产生变化的磁通量二、变压器的工作原理互感现象副线圈有 交流 电原线圈产生感应电动势互感现象 变压器通过闭

3、合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 磁场能 电能转化(U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)二、变压器的工作原理原线圈副线圈铁芯U1U2 n1n2 0ett1t2t3t4若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0变压器的工作原理 （1）互感现象：在变压器原、副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象，叫做互感现象 （2）互感现象是变压器工作的基础 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化 （3）变压器只能工作在交流电路 如果变压器接入直流电路，在铁芯中不会产生交变的磁通量，没有互感现象出现，所以变压器仅工作于交流电路总结：无磁损无铜损无铁损理想变压器的特点：

4、三、理想变压器没有能量损失的变压器 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到97%99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。 大型变压器 大型变压器铁芯中磁感线的漏失可以忽略，因此电能没有被辐射出去（磁损）；铜导线绕成的线圈电阻很小，可不计导线上的热损失（铜损）；硅钢薄片极薄，且彼此绝缘，由于电磁感应产生涡流而引起的热损失也忽略不计（铁损）。 三、理想变压器没有能量损失的变压器P入P出输入功率等于输出功率线圈两端的电压与 线圈匝数有什么关系？四、理想变压器的变压规律猜测：交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数实验：探究变压器

5、线圈两端的 电压与匝数的关系 方法：控制变量法1)改变副线圈匝数(交流电压、原线圈匝数恒定)U1=20V n1(0-4) n2 U2/V 0-2 0-8 0-16实验过程2)改变原线圈匝数(交流电压、副线圈匝数恒定)U1=20V n2(0-2) n1 U2/V 0-1 0-43)改变交流电压(原线圈匝数、副线圈匝数恒定)n1:n2=1:2 U1/V U2/V 2 4 6 8 10n1(0-1） n2(0-2)实验结论误差允许范围内误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处有损耗原线圈副线圈铁芯U1U2 n1n2问题：请应用法拉第电磁感应定律，推导理想变压器中原副线圈电压与匝数的关系。理论推导 原、副

6、线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：若不考虑原副线圈的内阻有: U1=E1 U2=E2 四、理想变压器的变压规律I1U2U1n1n2I2R原线圈副线圈铁芯U1U2 n1n21、n2 n1 U2U1升压变压器3、n2 n1 U2 U1降压变压器2、n2 =n1 U2=U1等压变压器理想变压器原副线圈的端电压 跟它们的匝数成正比理想变压器输入功率等于输出功率即: U1I1=U2I2P入= P出五、理想变压器的变流规律理想变压器原副线圈的电流 跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器补充：1、一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电流关系（1）电压关系（2）

7、电流关系根据P入=P出，I1U1=I2U2+I3U3I1n1=I2n2+I3n32、U、I、P的决定关系一个确定的变压器，输出电压U2由输入电压U1决定输入电流I1由输出电流I2决定输入功率P1由输出功率P2决定，用多少电能就输入多少电能若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率也为零3、负载发生变化引起变压器电压、电流变化的判断方法（1）先要由U1/U2=n1/n2，判断U2变化情况（2）判断负载电阻变大或变小（3）由欧姆定律确定副线圈中的电流I2的变化情况（4）最后由P入=P出判断原线圈中电流I1的变化情况变压器的电动势、电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，

8、而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器，若为多个副线圈的变压器，电流和匝数的关系要从功率关系导出 。变压器的电动势关系，电压关系，电流关系是有效值（或最大值）间的关系，在某一瞬时其关系不成立。变压器虽能改变电压、电流，但不能改变功率和频率，输入功率总等于输出的总功率，次级交变电流的频率总等于初级交变电流的频率。几点说明：【例1】如图是街头的变压器通过降压给用户的示意图,R0表示输电线的电阻,当用电器增加时,相当于R的阻值减小,则图中各电表的读数如何变化?A1V1A2V2RR0U1I1I2n1n2U2R分析:输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 4.输入功率P1由输出功率P2决定； P1P

9、21.U1由电源决定；2.U2由U1和匝数比决定； U2n2/n1U13.I2由U2和负载决定； I2U2R5.I1由I2和匝数比决定； I1n2/n1I2三、典型例题【例2】 、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n24：1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路。当直导线ab在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，电流表A1的读数是12mA，那么电流表A2的读数为 。 n1n2A2A1abBR理想变压器的动态分析【例3】 、如图所示，理想变压器供电的电路中，若将S闭合，则电流表A1的示数将 ，电流表A2的示数将 ，电流表A3的示数将 ，电压表V的示数将 。（

10、填 “变大” “变小” 或 “不变” ）A3VA2A1R1R2S 1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=4:1,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A1的示数12mA,则电流表A2的示数为( )A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关B六、课堂练习 2、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( )A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝C3、如图是一个理想变压器的电路图，若A、B两点接交流电压U时，五个相同的灯泡均正常发光，则原、副线圈的匝数比为

11、（ ） A. 5 1 B. 1 5 C. 4 1 D. 1 4n1n2UAB解：设灯泡正常发光的电流为I，则原、副线圈的电流分别为I和4I，如图示。I4I所以原、副线圈的匝数比为 4 1C自耦变压器 （1）特点：铁芯上只有一个线圈，其中有一部分的线圈为原、副线圈共用（2）自耦变压器可以降压，也可以升压（3）调压变压器是一种自耦变压器七、几种常用的变压器 2互感器互感器也是一种变压器，它可以把不能直接测量的高电压，大电流变换成低电压、小电流后再测量（1）电压互感器：把高电压变成低电压，变压比U1U2，在电路中的连接如右图所示 （2）电流互感器：把大电流变成小电流，变流比 I1 I2，在电路中的连接如下图所示 一、变压器的构造 1示意图 2符号二、变压器的工作原理： 1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能磁场能电能 3、理想变压器：三、理想变压器的变压、变流规律：变压器 小结P入P出