高中物理5.4變壓器2課件人教版選修32.ppt

5 4變壓器 但我們國家民用統(tǒng)一供電均為220v 那么如何使這些額定電壓不是220v的電器設(shè)備正常工作的呢 幾種常見的變壓器 一 變壓器的構(gòu)造 1 示意圖 原線圈 副線圈 鐵芯 2 構(gòu)造 1 閉合鐵芯 絕緣硅鋼片疊合而成 2 原線圈 初級線圈 其匝數(shù)用n1表示 3 副線圈 次級線圈 其匝數(shù)用n2表示 4 輸入電壓 u1 輸出電壓 u2 3 電路圖中符號 問題 變壓器副線圈和原線圈電路是否相通 變壓器原副線圈不相通 那么在給原線圈接交變電壓u1后 副線圈電壓u2是怎樣產(chǎn)生的 鐵芯與線圈互相絕緣 二 變壓器的工作原理 互感現(xiàn)象 變壓器通過閉合鐵芯 利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了電能 u1 i1 到磁場能 變化的磁場 再到電能 u2 i2 轉(zhuǎn)化 原線圈 副線圈 鐵芯 思考 若給原線圈接直流電壓u1 副線圈電壓u2 u2 0 理想變壓器 如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小 能夠略去原 副線圈的電阻 以及各種電磁能量損失 這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器 這是物理學(xué)中又一種理想化模型 無銅損 鐵損 磁損 三 理想變壓器的變壓規(guī)律 原 副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是 e1 n1 t e2 n2 t 若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有u1 e1u2 e2 理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)之比 n2 n1u2 u1 升壓變壓器 n2 n1u2 u1 降壓變壓器 四 理想變壓器的變流規(guī)律 1 理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率 即 u1i1 u2i2 p出 p入 2 理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比 此公式只適用于一個副線圈的變壓器 五 幾種常用變壓器 1 自耦變壓器 升壓變壓器 降壓變壓器 問題 有沒有只用一組線圈來實現(xiàn)變壓的變壓器 自耦變壓器的原副線圈共用一個線圈 2 互感器 電流互感器 電壓互感器 使用時把原線圈與電路并聯(lián) 原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù) 使用時把原線圈與電路串聯(lián) 原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù) 鉗式電流儀 一 變壓器的構(gòu)造1 示意圖2 電路圖中符號3 構(gòu)造 二 變壓器的工作原理 1 互感現(xiàn)象 原 副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象2 能量轉(zhuǎn)化 電能 磁場能 電能3 理想變壓器p入 p出 三 理想變壓器的變壓規(guī)律u1 u2 n1 n2 四 理想變壓器的變流規(guī)律 i1 i2 n2 n1 五 常用變壓器 小結(jié) 練1 理想變壓器原 副線圈的匝數(shù)比n1 n2 4 1 當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時 圖中電流表a1的示數(shù)12ma 則電流表a2的示數(shù)為 a 3mab 0c 48mad 與負載r的值有關(guān) b 180 3a 練習(xí)2 一理想變壓器 原線圈匝數(shù)n1 1100 接在電壓220v的交流電源上 當(dāng)它對11只并聯(lián)的 36v 60w 的燈泡供電時 燈泡正常發(fā)光 由此可知副線圈的匝數(shù)n2 通過原線圈的電流i1 c 練3 鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖 a 所示 圖 a 中電流表的讀數(shù)為1 2a 圖 b 中用同一電纜線繞了3匝 則a 這種電流表能測直流電流 圖 b 的讀數(shù)為2 4ab 這種電流表能測交流電流 圖 b 的讀數(shù)為0 4ac 這種電流表能測交流電流 圖 b 的讀數(shù)為3 6ad 這種電流表既能測直流電流 又能測交流電流 圖 b 的讀數(shù)為3 6a 練4 為了保證用電安全 家庭居室的室內(nèi)電路前端一般都安裝漏電保護開關(guān) 如圖所示是保護開關(guān)的電路原理簡圖 問 1 電路正常工作時 b線圈是沒有電流的 原因是什么 2 如果站在地上的人不小心接觸火線時 b線圈為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流 答案 1 電流互感器a側(cè)兩線圈完全相同 流過兩線圈的電流大小相等 方向相反 它們產(chǎn)生的磁場相互抵消 b側(cè)線圈磁通量總為零而不變 線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流 2 火線的電流有一部分流經(jīng)人體 經(jīng)大地流回發(fā)電廠 a側(cè)兩線圈電流大小不等 產(chǎn)生 剩余電流 在鐵芯中產(chǎn)生變化的 剩余磁通 b側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 a u增大 i增大 p1增大 c u減小 i減小 p1減小 d u不變 i減小 p1不變 b u不變 i減小 p1增大 練5 如圖所示 理想變壓器的原線圈接高電壓 變壓后接用電器 線路電阻不計 s原來閉合 且r1 r2 現(xiàn)將s斷開 那么交流電壓表的示數(shù)u 交流電流表的示數(shù)i和用電器上r1的功率p1將分別是 d u1 變壓器輸入輸出電壓 電流 功率大小之間的因果關(guān)系 1 輸入功率p1由輸出功率p2決定 p1 p2 2 u1由電源決定 3 u2由u1和匝數(shù)比決定 u2 n2 n1 u1 4 i2由u2和負載決定 i2 u2 r 5 i1由i2和匝數(shù)比決定 i1 n2 n1 i2 六 有多個副線圈的理想變壓器的問題 一個原線圈多個副線圈的理想變壓器 原線圈匝數(shù)為n1 兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3 相應(yīng)的電壓分別為u1 u2和u3 相應(yīng)的電流分別為i1 i2和i3 根據(jù)變壓器的工作原理可得 例 一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)n1 1100匝 兩個副線圈的匝數(shù)分別是n2 60匝 n3 600匝 若通過兩個副線圈中的電流分別為i2 1a i3 4a 求原線圈中的電流 2 24a 練 如圖所示 理想變壓器的交流輸入電壓u1 220v 有兩組副線圈 其中n2 36匝 標(biāo)有 6v 9w 12v 12w 的燈泡分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光 求 1 原線圈的匝數(shù)為n1和另一副線圈的匝數(shù)n3 2 原線圈的電流i1 1 n2 1320匝n3 72匝 2 i1 0 095a 例 在繞制變壓器時 某學(xué)生誤將兩個線圈繞在如圖所示變壓器左右兩臂上 當(dāng)通以交變電流時 每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈 另一半通過中部的臂 已知線圈的匝數(shù)之比n1 n2 2 1 在不接負載的情況下 則 a 當(dāng)線圈1輸入電壓為220v時 線圈2輸出電壓為110vb 當(dāng)線圈1輸入電壓為220v時 線圈2輸出電壓為55vc 當(dāng)線圈2輸入電壓為110v時 線圈1輸出電壓為220vd 當(dāng)線圈2輸入電壓為110v時 線圈1輸出電壓為110v bd 練習(xí) 一理想變壓器如圖所示 在n1兩端接交流電u1 220v n1為4400匝 n2為1100匝 若要使u3 u2 求n3 n3 2200匝 例 如圖所示 理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為4 1 原線圈中的電阻a與副線圈中的負載電阻b阻值相等 ab端加一交流電壓u后 1 兩電阻消耗的功率之比為多少 2 兩電阻兩端電壓之比為多少 3 b電阻兩端電壓