江西省吉安市永丰中学高二人教物理选修32课件5.4变压器共36

1、第五章 交变电流,5.4 变压器,永丰中学物理组,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？,各种用电器的额定电压,第五章 交变电流,形形色色的变压器,城乡变压器,各式变压器,可拆式变压器,变电站的大型变压器,第五章 交变电流,一、变压器的构造,铁芯,原线圈,副线圈,1.构造：,（1）闭合铁芯,（2）原线圈(初级线圈),（3）副线圈(次级线圈),观察变压器结构,第五章 交变电流,2、示意图,(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

2、,(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,U1,U2,第五章 交变电流,3、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，副线圈如何产生电压U2？,铁芯与线圈互相绝缘,第五章 交变电流,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,第五章 交变电流,互感现象,变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 磁场能 电能 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2),二

3、、变压器的工作原理,若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?,=0,转化,转化,第五章 交变电流,1.实际中的变压器： 线圈有电阻、 铁芯内产生涡流、 铁芯导磁过程存在“漏磁”等,三、理想变压器,第五章 交变电流,2.理想变压器,建立模型,变压器在忽略漏磁、线圈电阻、其它损耗的情况下，称为理想变压器。,理想变压器特点： （1）变压器铁芯内无漏磁； （2）原、副线圈不计内阻； （3）忽略铁芯产生的热量。,第五章 交变电流,（一）功率关系 理想变压器无能量损失，所以输入功率等于输出功率当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零对有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和 （二）频率关系 变压

4、器不能改变交变电流的频率 在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电,四、理想变压器的规律,P入= P出,第五章 交变电流,1.实验探究线圈两端的电压与线圈匝数有什么关系？,猜测：交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数,实验：探究变压器线圈两端的 电压与匝数的关系,方法：控制变量法,注意：1)原线圈电压不要超过12伏. 2)用多用电表的交流电压档测电压，先 用大量程后用小量程. 3)设计表格记录结果,（三）电压关系,第五章 交变电流,1)改变副线圈匝数(交流电压、原线圈匝数恒定),U1=4V n1(0-2),实验过程,第五章 交变电流,2)改变原线圈匝数(交流电压、副线圈匝数恒定)

5、,U1=4V n2(0-4),第五章 交变电流,3)改变交流电压(原线圈匝数、副线圈匝数恒定),n1:n2=2:1,第五章 交变电流,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,第五章 交变电流,因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以理想变压器原副线圈中的磁通量，磁通量的变化量 、磁通量的变化率都相同。,(1) 理论条件,2.理论推导,第五章 交变电流,原、副线圈中产生的感应电动势分别是：,E1=n1/t,E2=n2/t,则E1/n1= E2/n2,原线圈回路有：,U1 E1=I1r1 0,则U1=E1,副线圈回路有：,E2=U2 +I2r2 U2,则U2=E2,若不考虑

6、原副线圈的内阻则 U1=E1；U2=E2 即：U1/U2= n1/n2,2.推导过程,第五章 交变电流,1、n2 n1 U2U1升压变压器,2、n2 n1 U2 U1降压变压器 注：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。,3.结论：理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比,第五章 交变电流,理想变压器输入功率等于输出功率,即:,U1I1=U2I2,P入= P出,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,（四）电流关系.,第五章 交变电流,（五）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，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分

7、别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：,1.电压,2.功率,P入= P出,3.电流,或,由,第五章 交变电流,【例1】一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100的负载电阻， （1）当原线圈接在44V直流电源电源上时，电压表示数为_V,电流表示数为_A. （2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A,此时输入功率为_W.,0,0,44,0.44,19.36,第五章 交变电流,如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n11100 匝接入电压U1220 V的电路中 (1)

8、要求在两个副线圈上分别得到电压U26 V，U3110 V，它们的匝数n2，n3分别为多少？ (2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？,第五章 交变电流,2当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1n2I2/n1.而I2又取决于负载以及功率 即I2U2/R2 I2P2/U2 3. 变压器的输入功率是由输出功率决定的。因理想变压器始终满足输入功率等于输出功率，即变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少。P2由

9、用户负载决定，P2P负1P负2；,U1,（六）变压器工作时的动态变化关系,第五章 交变电流,1输入电压U1取决于输入电源而与输出电压及负载、 匝数比无关 ,而输出电压U2由输入电压U1匝数比决定， 即U2n2U1/n1,U1,1.输入功率P1由输出功率P2决定 输出功率P2由负载决定,2.U1由电源决定；,3.U2由U1和匝数比决定；,U2n2/n1U1,4.I2由U2和负载决定；,I2U2R,5.I1由I2和匝数比决定；,I1n2/n1I2,小结：各量之间的动态关系,第五章 交变电流,AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变 BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大 CV2示数变小，V1与V

10、2示数的比值变大 DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变,AD,第五章 交变电流,（七）几种常用变压器,1.自耦变压器,升压变压器,降压变压器,问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？,自耦变压器的原副线圈共用一个线圈,第五章 交变电流,2.互感器,电流互感器,电压互感器,使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数,使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数,第五章 交变电流,课堂互动讲练,图543,BC,第五章 交变电流,即时应用 1对理想变压器，下列说法中正确的是() A原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大 B原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大

11、 C原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化 D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零,AB,第五章 交变电流,【例1】理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n24：1，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,解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过。,第五章 交变电流,n2=180,180,=3A,解：,

12、所以：,3 A,即时应用 一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V，60w”的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数n2=_，通过原线圈的电流 I1 =_。,第五章 交变电流,变式训练1(2011年高考浙江理综卷)如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和n2200的两个线圈，上线圈两端与u51sin 314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是() A2.0 VB9.0 V C12.7 V D144.0 V,A,第五章 交变电流,C,第五章 交变电流,如图所示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交流电源上，副线圈电路中接入电阻R1和光敏电阻R2,各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射电阻R2时，各电表的示数变化