内蒙古准格尔旗高中物理 5.4变压器讲义 新人教版选修3-2

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:
P出= P入
也可写成: U1I1=U2I2
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的
匝数成反比
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
几种常见的变压器
一、变压器的构造 1．示意图 2．电路图中符号 3．构造：
(2)原线圈(初级线圈)
原 ∽U1线
圈
n1 n2
其匝数用n1表示
副
与交变电源相连
线 圈
U2
(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
2、电路图中变压器符号
n1
n2
无铁芯
n1 n2
有铁芯
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，副线圈电压U2是怎 样产生的？
理想变压器
如果在能量转化的过程中能量损失很小， 能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能 量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器. 这是物理学中又一种理想化模型。
理想变压器的变压规律
I1
原、副线圈中通过的磁
通量始终相同(无漏磁),因此 产生的感应电动势分别是：
~U1 n1
I2
U2 R
n2
ΔΦ
E1 n1 Δt ΔΦ
变压器的工作原理 ——互感现象 铁芯 e
原
副
∽U1线 圈
n1 n2
线 U2 圈
0
t1
t2 t3 t4
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
问题：副线圈输出的电压到底和什 么相关？？
我 猜测：交流电压、原线圈匝数、副线圈 想 匝数
知 道 方法：控制变量法
实验过程
1.交流电压恒定，原线圈匝数恒定，改变副线 圈匝数。
2.交流电压恒定，副线圈匝数恒定，改变原 线圈匝数 3.原线圈匝数与副线圈匝数恒定，改变交流电压
1.交流电压恒定，原线圈匝数恒定，改变副线 圈匝数。
U1=4V n1(0-2)
n2 0-2
U2/V
0-8ห้องสมุดไป่ตู้
0-14
2.交流电压恒定，副线圈匝数恒定，改变原 线圈匝数
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 十几万伏
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？
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
U1 n1 U 2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 =n1 U2=U1——等压变压器 3、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
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，一个线圈连到电源的两端：
(1)恒定直流
(2)正弦交流
另一个线圈连到额定电压为3.8V的小灯泡
上。小灯泡可能发光吗？
问题：灯泡为什么没有损毁？？ 灯泡为什么会亮？？
5.4变压器
变压器的构造
1、构造示意图 (1)闭合铁芯
(绝缘硅钢片叠合而成)
铁芯
小结
二、变压器的工作原理：
1、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生
的互相感应现象
2、能量转化：电能→磁场能→电能
3、理想变压器
P入＝P出
三、理想变压器的变压规律 U1/U2=n1/n2
四、理想变压器的变流规律： I1/I2=n2/n1
五、常用变压器
练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
C. U 减小、I 减小、P1 减小
A
~
D. U 不变、I 减小、P1 不变
S
V R1 R2
E2 n2 Δt
E1 n1 E2 n2
原
若不考虑原副线圈的内阻有∽U1线
圈
铁芯
n1 n2
副 线 U2 圈
U1=E1 U2=E2
U1 n1 U 2 n2
生活中需要各种电压的交流或直流电
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
随身听 扫描仪
3V
机床上的照明灯
36V
12V
防身器
3000V
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 几万伏
过原线1圈80的电流 I1 =______。
3A
练5、 如图所示：理想变压器的原线圈接高
电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原 来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电 压表的示数U、交流电流表的示数I 和用电器
上R1的功率P1将分别是： D
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大
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 （ ） B A．3mA B．0
C．48mA D．与负载R的值有关
练习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。由此可知副线圈的匝数n2=_____，通
U1=4V n2(0-4)
n1 0-2 0-8 0-14
U2/V
3.原线圈匝数与副线圈匝数恒定，改变交流电压
n1:n2=2:1
U1/V 2 4 6 8 10
U2/V
实验结论
误差允许范围内
铁芯
U1 n1 U2 n2
原 ∽U1 线
圈
n1 n2
副 线 U2 圈
误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处的损耗