變壓器完整版

1、整理課件第第4 4節(jié)節(jié) 變壓器變壓器整理課件整理課件復(fù) 習(xí)1.電感和電容對(duì)交變電流也存在阻礙作用，分別用電感和電容對(duì)交變電流也存在阻礙作用，分別用感抗感抗XL=2fL 和和容抗容抗XC=1/(2fC )表示。表示。2、電感和電容對(duì)交流的阻礙作用的大小不僅與電感、電、電感和電容對(duì)交流的阻礙作用的大小不僅與電感、電容本身有關(guān)，還跟交流的頻率有關(guān)：容本身有關(guān)，還跟交流的頻率有關(guān)：電感電感：“通通 ；阻；阻 ；通；通 ； 阻阻 ?！彪娙蓦娙荩骸巴ㄍ?；隔；隔 ；通；通 ；阻；阻 ?！?.實(shí)際應(yīng)用：實(shí)際應(yīng)用：扼流圈扼流圈低頻扼流圈（低頻扼流圈（L較大），作用是較大），作用是“通直流、阻所有交流通直流、阻

2、所有交流”高頻扼流圈（高頻扼流圈（L較?。?，作用是較小），作用是“通低頻、阻高頻通低頻、阻高頻”直流直流直流直流交流交流交流交流低頻低頻低頻低頻高頻高頻高頻高頻整理課件用電器用電器額定額定工作電壓工作電壓用電器用電器額定額定工作電壓工作電壓隨身聽(tīng)3V機(jī)床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機(jī)充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機(jī)顯像管幾萬(wàn)伏錄音機(jī)6V 9V 12V彩色電視機(jī)顯像管十幾萬(wàn)伏 從以上表格可看到各類(lèi)用電器額定工作電壓往往不同，可我們國(guó)家民用統(tǒng)一供電均為220V，那這些電器設(shè)備怎樣才能正常工作呢？請(qǐng)看一組數(shù)據(jù)：整理課件能提供不同交變電壓的設(shè)備能提供不同交變電壓的設(shè)備 整

3、理課件一、變壓器三大部件原線圈( (初級(jí)線圈初級(jí)線圈) )：其匝數(shù)用n1表示, 與外界交變電源相連，將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。閉合鐵芯：絕緣硅鋼片疊合而成，形成閉合磁路，減少磁場(chǎng)能損失。副線圈( (次級(jí)線圈次級(jí)線圈) )：其匝數(shù)用n2表示，與負(fù)載用電器相連,將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能輸出。 變壓器電路符號(hào)注意注意變壓器的原、副線圈并未直接相連整理課件整理課件思考與討論 另一個(gè)線圈連到額定電壓為3.8V的小燈泡上。 小燈泡可能 發(fā)光 嗎 把兩個(gè)沒(méi)有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯，一個(gè)線圈連到學(xué)生電源的兩端。分別通以?xún)煞N電流： (1)恒定直流電(2)正弦交流電。請(qǐng)同學(xué)們判斷并判斷分析其原因。整

4、理課件二、變壓器的工作原理 1、原線圈內(nèi)通直流電，副線圈內(nèi) 感 應(yīng)電流. 2、原線圈內(nèi)通交流電，副線圈內(nèi) 感應(yīng)電流.3、原線圈內(nèi)變化的電流在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，副線圈同樣處在鐵芯的磁場(chǎng)內(nèi)，將產(chǎn)生感應(yīng)電流（互感現(xiàn)象）。4、鐵芯中的磁場(chǎng)，由原、副線圈分別產(chǎn)生后疊加形成。所以鐵芯兩邊的磁場(chǎng)變化是一樣的，即/t相同。（忽略磁場(chǎng)能的損失）對(duì)于原線圈對(duì)于副線圈無(wú)無(wú)有有整理課件三、理想變壓器的規(guī)律三、理想變壓器的規(guī)律 閉合鐵芯實(shí)現(xiàn)了閉合鐵芯實(shí)現(xiàn)了電能電能-磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能-電能電能 的的轉(zhuǎn)換，由于原副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通轉(zhuǎn)換，由于原副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通量絕大部分通過(guò)鐵芯，使能量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中損量絕

5、大部分通過(guò)鐵芯，使能量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中損失很小，為了便于研究，物理學(xué)中引入了一種失很小，為了便于研究，物理學(xué)中引入了一種理想化模型理想化模型-理想變壓器理想變壓器。（3）鐵芯中的感應(yīng)渦流不計(jì)，鐵芯不發(fā)熱，無(wú)鐵損鐵損現(xiàn)象（1）鐵芯封閉性好，無(wú)漏磁現(xiàn)象，即穿過(guò)原、副線圈兩繞組每匝的磁通量都一樣每匝線圈中所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，無(wú)磁損磁損現(xiàn)象。（2）線圈繞組的電阻不計(jì)，無(wú)銅損銅損現(xiàn)象理想變壓器滿(mǎn)足條件： 大型變壓器能量損失都很小，可看作理想變壓器，本章研究的變壓器可當(dāng)做理想變壓器處理.說(shuō)明整理課件三、理想變壓器的規(guī)律三、理想變壓器的規(guī)律 1、原、副線圈中通過(guò)的磁通量始終相同(無(wú)漏磁),因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

6、關(guān)系是: 2、若忽略?xún)删€圈的內(nèi)阻，且線圈內(nèi)電流都很小，則有：原副線圈兩端的電壓跟匝數(shù)成正比.結(jié)論結(jié)論1 U1:U2=n1:n2整理課件三、理想變壓器的規(guī)律三、理想變壓器的規(guī)律結(jié)論結(jié)論2 因?yàn)槔硐胱儔浩鳠o(wú)能量損失，所以理想變壓器輸出功率應(yīng)等 于輸入功率。也可寫(xiě)成：結(jié)合公式：結(jié)論結(jié)論3理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比。得出：說(shuō)明：此公式只適用于一個(gè)副線圈的變壓器的情形。如有多個(gè)副線圈，只能按照能量守恒的原則來(lái)計(jì)算。整理課件四理想變壓器的原、副線圈的基本關(guān)系 （1）理想變壓器輸出功率決定輸入功率。當(dāng)副線圈空載（未接用電器）時(shí)，變壓器的輸出功率為零，輸入功率也為零。輸入功率隨著負(fù)載的變化而變

7、化。若同時(shí)有多組副線圈工作，則U1I1U2I2U3I3UnIn成立說(shuō)明：說(shuō)明： （2) 理想變壓器副線圈兩端電壓由原線圈兩端電壓和匝數(shù)比所決定。無(wú)論副線圈是否有負(fù)載，是單組還是多組，每組副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓都滿(mǎn)足332211nUnUnU整理課件討論：討論：如何實(shí)現(xiàn)用變壓器升高或降低升高或降低電壓電壓？當(dāng)當(dāng)n n2 2 nn1 1 時(shí)，有時(shí)，有U U2 2UU1 1當(dāng)當(dāng)n n2 2 nn1 1時(shí)，有時(shí)，有U U2 2 UU1 1根據(jù)：根據(jù)：U U1 1/U/U2 2= n= n1 1/n/n2 2-升壓變壓器升壓變壓器-降壓變壓器降壓變壓器 變壓器由兩個(gè)線圈組成：一個(gè)為原線圈，另一個(gè)為

8、變壓器由兩個(gè)線圈組成：一個(gè)為原線圈，另一個(gè)為副線圈。副線圈。 這兩個(gè)線圈的電壓不同作為高壓線圈的匝數(shù)多、這兩個(gè)線圈的電壓不同作為高壓線圈的匝數(shù)多、通過(guò)的電流小，根據(jù)焦耳定律和節(jié)材原則，應(yīng)用較細(xì)的通過(guò)的電流小，根據(jù)焦耳定律和節(jié)材原則，應(yīng)用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；作為低壓線圈的匝數(shù)少、通過(guò)的電流大，根導(dǎo)線繞制；作為低壓線圈的匝數(shù)少、通過(guò)的電流大，根據(jù)焦耳定律和節(jié)能原則，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制據(jù)焦耳定律和節(jié)能原則，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制 因此，我們打開(kāi)變壓器時(shí)看到兩個(gè)線圈粗細(xì)不同，因此，我們打開(kāi)變壓器時(shí)看到兩個(gè)線圈粗細(xì)不同，用粗導(dǎo)線繞制、匝數(shù)少的線圈為用粗導(dǎo)線繞制、匝數(shù)少的線圈為低壓線圈低壓線圈，用細(xì)導(dǎo)線繞，用

9、細(xì)導(dǎo)線繞制、匝數(shù)多的線圈為制、匝數(shù)多的線圈為高壓線圈高壓線圈。千萬(wàn)不能接錯(cuò)線圈！整理課件課堂練習(xí) 1、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1:n24：1，當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，圖中電流表A1的示數(shù)12mA，則電流表A2的示數(shù)為（ ）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D與負(fù)載與負(fù)載R R的值有的值有關(guān)B 3、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(duì)11只并聯(lián)的“36V，60w”的燈泡供電時(shí)，燈泡正常發(fā)光。由此可知副線圈的匝數(shù)n2=_，通過(guò)原線圈的電流 I1 =_。1803 A 2、一臺(tái)理想降壓變壓器接入10

10、kV的線路中降壓并提供200 A的負(fù)載電流.已知兩個(gè)線圈的匝數(shù)比為401，則變壓器的原線圈電流、輸出電壓及輸出功率是（ ） A.5 A，250 V，50 kW B.5 A，10 kV，50 kW C.200 A，250 V，50 kW D.200 A，10 kV，2103 kWA整理課件4、如圖所示如圖所示, ,理想變壓器的初級(jí)線圈接交流電源理想變壓器的初級(jí)線圈接交流電源, ,次級(jí)線圈次級(jí)線圈接阻值為接阻值為R R的負(fù)載電阻的負(fù)載電阻. .若與初級(jí)線圈連接的電壓表若與初級(jí)線圈連接的電壓表V V1 1的示的示數(shù)為數(shù)為U U1 1, ,與次級(jí)線圈連接的電壓表與次級(jí)線圈連接的電壓表V V2 2的示數(shù)

11、為的示數(shù)為U U2 2, ,且且U U2 2UU1 1, ,則以下判斷中正確的是（則以下判斷中正確的是（ ） A.A.該變壓器輸入電流與輸出電流之比為該變壓器輸入電流與輸出電流之比為U U1 1UU2 2 B. B.該變壓器輸入功率與輸出功率之比為該變壓器輸入功率與輸出功率之比為U U2 2UU1 1 C. C.通過(guò)負(fù)載電阻通過(guò)負(fù)載電阻R R的電流的電流I I2 2=U=U2 2/R /R D. D.通過(guò)初級(jí)線圈的電流通過(guò)初級(jí)線圈的電流I I1 1=U=U2 22 2/U/U1 1R R課堂練習(xí)CD5 5、如圖所示，理想變壓器的輸入端電、如圖所示，理想變壓器的輸入端電u=311sin100t(

12、V) u=311sin100t(V) ，原副線圈的匝數(shù)之比為原副線圈的匝數(shù)之比為n n1 1 :n :n2 2=10:1 =10:1 ；若圖中電流表讀數(shù)為；若圖中電流表讀數(shù)為 2 A 2 A ，則，則 （ ） A A電壓表讀數(shù)為電壓表讀數(shù)為 220 V 220 V B B電壓表讀數(shù)為電壓表讀數(shù)為 22 V22 VC C變壓器輸出功率為變壓器輸出功率為 44 W 44 W DD變壓器輸入功率為變壓器輸入功率為 440 W440 WBC整理課件難點(diǎn)突破難點(diǎn)一：多個(gè)副線圈問(wèn)題例題例題1 1：如圖所示如圖所示, ,理想變壓器原線圈的匝數(shù)理想變壓器原線圈的匝數(shù)為為10001000匝匝, ,兩個(gè)副線圈的匝

13、數(shù)分別為兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為n n2 2=50=50匝和匝和n n3 3=100=100匝匝,L,L1 1是是“6 V 2 W”6 V 2 W”的小燈泡，的小燈泡，L L2 2是是“12 V 4W”12 V 4W”的小燈泡，當(dāng)?shù)男襞?，?dāng)n n1 1接上交流電壓時(shí)，接上交流電壓時(shí)，L L1 1、L L2 2都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為都正常發(fā)光，那么，原線圈中的電流為? ?例題例題2 2：如圖所示如圖所示, ,理想變壓器有兩個(gè)副線圈理想變壓器有兩個(gè)副線圈, ,原線圈原線圈1 1接接220 V220 V交流電源交流電源, ,副線圈副線圈2 2的匝數(shù)為的匝數(shù)為3030匝匝, ,兩端接有兩端

14、接有“12 V 12 V 12 W”12 W”的燈泡的燈泡L L，副線圈，副線圈3 3的輸出電壓為的輸出電壓為110 V110 V，兩端接，兩端接有電阻有電阻R.R.若若L L正常發(fā)光且通過(guò)正常發(fā)光且通過(guò)R R的電流為的電流為0.4 A,0.4 A,求：求： (1) (1) 副線圈副線圈3 3的匝數(shù)的匝數(shù)n n3 3; ;(2) (2) 原線圈原線圈1 1的匝數(shù)的匝數(shù)n n1 1和通過(guò)它的電流和通過(guò)它的電流I I1 1. .(1)275匝匝 (2)550匝匝 0.255 A解題關(guān)鍵：電流關(guān)系是由電壓關(guān)系和功率關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)！整理課件 例題例題3 3：如圖如圖, ,在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈

15、繞在在繞制變壓器時(shí)，某人誤將兩個(gè)線圈繞在圖示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圖示變壓器鐵芯的左右兩個(gè)臂上，當(dāng)通以交流電時(shí)，每個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過(guò)另一個(gè)線圈，另一半通過(guò)中間的臂，已知線圈間的臂，已知線圈1 1、2 2的匝數(shù)之比為的匝數(shù)之比為N N1 1:N:N2 2=2:1=2:1，在不接負(fù)載，在不接負(fù)載的情況下，設(shè)線圈的情況下，設(shè)線圈1 1兩端輸入電壓為兩端輸入電壓為U U1 1=220V=220V，則線圈，則線圈2 2輸出電輸出電壓的壓的U U2 2為（為（ ） 難點(diǎn)突破難點(diǎn)突破難點(diǎn)二：鐵芯有多個(gè)臂問(wèn)題難點(diǎn)二：鐵

16、芯有多個(gè)臂問(wèn)題A A110V B110V B、55V 55V C C、220V D220V D、440V 440V B B解題關(guān)鍵：解題關(guān)鍵：原副線圈的磁通量變化不相等原副線圈的磁通量變化不相等整理課件應(yīng) 用1、自 耦 變 壓 器降壓變壓器降壓變壓器升壓變壓器升壓變壓器自耦變壓器的原副線圈共用一個(gè)線圈自耦變壓器的原副線圈共用一個(gè)線圈整理課件應(yīng) 用2.互感器用途：把高電壓高電壓變成低電壓低電壓， 或把大電流大電流變成小電流小電流電壓互感器電流互感器使用時(shí)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(shí)把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)。 例：鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。圖

17、（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(cè)直流電流，圖（b）的讀數(shù)為2.4AB.這種電流表能測(cè)交流電流，圖（b）的讀數(shù)為0.4AC.這種電流表能測(cè)交流電流，圖（b）的讀數(shù)為3.6AD.這種電流表既能測(cè)直流電流，又能測(cè)交流電流，圖 （b）的讀數(shù)為3.6A C整理課件 1 1、一理想變壓器原線圈接交流，副線圈接電阻，下列哪些方法可使輸入功、一理想變壓器原線圈接交流，副線圈接電阻，下列哪些方法可使輸入功率增加為原來(lái)的率增加為原來(lái)的2 2倍？（倍？（ ） A A次級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來(lái)的次級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來(lái)的2 2倍倍 B B初級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來(lái)的初級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來(lái)的2 2倍倍 C C負(fù)載電阻變?yōu)樵瓉?lái)的負(fù)載電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2 2倍倍 D D副線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻均變?yōu)樵瓉?lái)的副線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻均變?yōu)樵瓉?lái)的2 2倍倍課后練習(xí) 2 2、如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為、如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n1：n2=3n2=3：1 1，有四，有四只相同的燈泡連入電路中，若燈泡只相同的燈泡連入電路中，若燈泡L2、L3、L4均能正常發(fā)光，則燈泡均能正常發(fā)光，則燈泡L1（ ）A A、也能正常發(fā)光、也能正常發(fā)光B B、較另三個(gè)燈暗些、較另三個(gè)燈暗些C C、將會(huì)燒壞、將會(huì)燒壞D D、不能確定、不能確定整理課件課