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《变压器》课件6 (新人教版选修3-2)


四、变压器

大型发电机发出的交流电压达几万伏,远距离输 电却需要高达几十万伏的电压,各种用电设备所需电 压又各不相同,电灯、电饭堡、洗衣机等家用电器需 要220伏电压,机床上照明灯需要36伏电压,一般半 导体收音机电源电压不超过10伏,而电视机显像管却 需要10000V以上电压。交流便于改变电压,以适应 各种不同的需要。变压器就是改变交流电压的设备。 本节

课我们学习有关变压器的知识。

一、变压器的构造 1.示意图
原线圈
∽ U1 副线圈

实物、实验

2.电路图中符号
铁芯与线圈 互相绝缘

n1

n2

U2 ∽

n1

n2

铁芯

3.构造:
(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)

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 (2)原线圈(初级线圈):其匝数用n1表示 通,那么在给原线圈接 交变电压U1后,,副线 (3)副线圈(次级线圈):其匝数用n2表示 圈电压U 是怎样产生的? 2

(4)输入电压:U1; 输出电压:U2.

二、变压器的工作原理

互感现象

原线圈 ∽ U1

副线圈

n1

n2

U2



变压器通过闭合铁芯,利用互 感现象实现了电能(U1、I1)到 磁场能(变化的磁场)再到电能 ( U2、I2)转化。

铁芯

互感现象:在原副线圈中由 于有交变电流而发生的互相 感应现象。(书本P222)

闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换,由于原副线圈中 的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯,使能量在转换过 程中损失很小,为了便于研究,物理学中引入了一种理想化模 型------理想变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能 损失的变压器。下面我们定量分析理想变压器的变压规律。

三、理想变压器的变压规律
I1 I2 n2 U2

原、副线圈中产生的感应电动 势分别是:

U1 n1

E1=n1 ΔΦ Δt
由此可得:

E2=n2 ΔΦ Δt

理想变压器原副线圈的端电压之 比等于这两个线圈的匝数之比

E1 n1 E2 = n2
原线圈回路有:

U1 n1 U2 = n2
升压变压器:n2 >n1 U2>U1 降压变压器:n2 <n1 U2 <U1

U1? E1=I1r1≈ 0
副线圈回路有:



U1=E1 U2=E2

E2=U2 +I2r2 ≈U2
所以:



U1 n1 U2 = n2

四、理想变压器的变流规律
1.理想变压器输出功率应等于输入功率
即:

问题:原副线圈的的电流间 可能满足何规律?

I1U1=I2U2

所以

2.理想变压器原副线圈的电流跟它们 的匝数成反比

I1 U2 n2 I2 = U1 = n1

I1 n2 I2 = n1

变压器工作时,高压线圈匝 数多而通过的电流小,可用 较细的导线绕制;低压线圈 匝数少而通过的电流大,应 当用较粗的导线绕制。 这 也是判定高压线圈和低压线 圈的一种方法。

输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
I1 I2 n2 U2 R

U1 n1
n2 n1 U2 R

I2U2

电源

U1

U2

I2

P出

P入

I1

*输入电压U1和变压比n1:n2决定输出电压的大小 *输出电压和用电器电阻决定输出电流I2的大小

*输出电流和变压比决定输入电流I1的大小
*输出功率决定输入功率的大小 (相同)

问题:有没有只用一组线圈 来实现变压的变压器?

五、几种常用变压器 1.自耦变压器

U1

n1

n2

U2

降压变压器

P

U1

n1

n2

U2

U1

A B

U2

升压变压器

观看实物:调压变压器

2.互感器

V

A

电压互感器

电流互感器

小结: 1.变压器的结构和工作原理 2.理想变压器的理想化模型及功率传输规律 3.理想变压器的变压和变流规律 U1 n1 U2 = n2 I1 n2 I2 = n1
由P入=P出得出

随堂练习
1.理想变压器的原线圈和副线圈数之比为2:1,如果将原线圈接在 6V的电池组上,稳定后副线圈电压是:

A. 12V

B. 3V

C. 0V

D. 无法判断

(c)

2.一理想变压器,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 3A 副线圈的匝数n2180 =_____,通过原线圈的电流 I1 =______。 解:

U1 n1 U2 = n2

220 1100 = n 36 2

n2=180

P2 I2 = U2

n2 P2 n2 180×11×60 所以: I1 = I2 = n1 n1 U2 = 1100×36 =3A


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