人教版选修3-2 第五章 第四节 变压器 (共25张PPT)

需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
能提供不同交变电压的设备 ——
2.6变 压 器
一、变压器的结构
铁芯
原线圈 变电源相连
副线圈
电路符号
①原线圈(初级线圈)：其匝数用n1表示, 与外界交 变 压 器
②闭合铁芯：绝缘硅钢片叠合而成，形成闭合磁路， 减少磁场能损失。 ③副线圈(次级线圈)：其匝数用n2表示，与负载用 电器相连
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例2.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已 知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表 的示数为10A，则 （ ）
BD
A. a为电流表，b为电压表
B. a为电压表，b为电流表 C. 线路输送电功率是2200W D. 线路输送电功率是2.2×106W
如图，理想变压器原、副线圈匝数 n 1: n 2 : n3 = 3 : 2 : 1 ，副线圈 n2接有 “8V 8 W ” 的灯泡 Ll 、L2，副线圈n3上 接有 “6 V 9W ”的灯L3 、L4．原线圈上接有电阻 R1 = 3Ω ，当 a 、 b 端接入交变电源后， Ll 、L2 正常发光，则交 变电源的输出功率为（ ） A.72W B.36 W C.34W D.24 W
2.互感器
用途：把高电压变成低电压， 流． 或把大电流变成小电
①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。
例：50页5钳形电流表
②电流互感器 使用时把原线圈与电路 串联，原线圈匝数少于 副线圈匝数。
例2：钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图（a） 中电流表的读数为1.2A 。图（b）中用同一电缆线绕了3匝， 则： （ ） A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4A B.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4A C.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6A C D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b） 的读数为3.6A
例8.如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均 为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1:n2=3:1 则图（a）中L1的功率和图（b）中L1的功率分别为 （ ） A．P、P B．9P、4P/9 C．4P/9、9P D．4P/9、9P
2、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1，有四 只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1（ ） A、也能正常发光 B、较另三个灯暗些 C、将会烧坏 D、不能确定
b
理想变压器的动态分析： 1.匝数比不变，负载变化：
������������ =
������������ ������
R变化
������������ 、������������ 变化
������������ ������ ������������ = ������
2.匝数比变，负载不变：
n������ ������������ = n������ ������������ ������������ = ������������ ������
三、理想变压器的规律
1 原： E1 n1 t 2 E2 n2 副： t
无磁损
1 2 t t
E1 n1 E2 n2
结论1 原副线圈两端的电 压跟匝数成正比
无铜损
U1 E1 U 2 E2
U1 n1 U 2 n2
三、理想变压器的规律 结论2 理想变压器不计一切能量损失，
所以理想变压器输出功率应等于输 入功率。 P出= P入 U I =U I 也可写成： 1 1 2 2
结合公式： 得出：
结论3 理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比。
讨论：为了减小电能的损失，低压线圈的导线较粗？还是 高压线圈的导线较粗？
用粗导线绕制、匝数少的线圈为低压线圈，用细导线绕制、 匝数多的线圈为高压线圈。
3.电流之比不再等于匝数的反比
例3：如图所示,理想变压器原线圈的匝数为1000匝,两 个副线圈的匝数分别为n2=50匝和n3=100匝,L1是“6 V 2 W”的小灯泡，L2是“12 V 4W”的小灯泡，当n1接 上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的 电流为 ？ 0.05A
解题关键：电流关系是由电压关系和功率关系推导出 来！
例7.如图甲所示，变压器原副线圈的匝数比为3:1，L1、L2 、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表 均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示 ．则以下说法中正确的是（ ） A．电压表的示数为36V B．电流表的示数为2A C．四只灯泡均能正常发光 D．变压器副线圈两端交变电流的频率为50Hz
例4：如图所示,当输入电压一定时, 若增加用电器,试问:
(1) U2有无变化? (2) I1、 I2有无变化? (3) P1、P2有无变化?
I1
U1
I2 n1 n2
U2
六、理想变压器的制约关系：
（1）输出电压U2由输入电压U1和匝数比决定“原制约副” （2）副线圈电流I2由负载决定，而原线圈电流I1由I2和匝数
生活中需要各种电压
用电器
随身听
额定工作电压 3V
用电器
机床上的照明灯
额定工作电压 36V
扫描仪
12V
防身器
3000V 1~2万伏
3~4万伏
手机充电器 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管
录音机
6V 9V 12V
彩色电视机显像管
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不 相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决 这一问题呢？
比决定“副制约原”
（3）副线圈输出功率P2由负载决定，而原线圈输入功率P1由 P2决定“副制约原”
• 例4：如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关 ，P为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两 端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则：（ ABD ） • A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 • B.保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗的 功率减小 • C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大 • D.保持P的位置不变，K合在a处时，若U1增大，I1 将增大
2.理想变压器：
1.定义：不计一切能量损失
（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，原、副线圈的 磁通量相等，磁通的变化率也相等，无磁损 2.理想变 压器满足 条件： （2）线圈绕组的电阻不计，无铜损 （3）铁芯中的感应涡流不计，铁芯不发热，无 铁损 说明 大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器， 本章研究的变压器可当做理想变压器处理.
• 例1：如图：两表都是理想电表，R=1Ω，理想 变压器原、副线圈匝数之比n1:n2=5:1，当导 体棒l=1m,在匀强磁场B=1T中向左以v=5m/s的 速度做匀速直线运动时，两表的示数分别是多 少？
A V
四、变压器的分类： 1、自 耦 变 压 器
降压变压器
升压变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
五、多副线圈问题：
如果一个理想变压器，有一个原 线圈多个副线圈，则变压器原线圈与副 线圈的功率、电压、电流与线圈匝数的 关系是怎么样的？
1. 电压之比仍等于匝数之比.即 U1
U 2 U3 n1 n2 n3
2.输入功率等于输出功率的总和.即: U1I1=U2I2+U3I3+……,
可得:
n1I1=n2I2+n3I3+……
n������ 变化 n������
������������ 变化
������������ ������ ������������ = ������
������������ ������������ 变
例6：如图所示,理想变压器的初、次级分别接着完全 相同的灯泡L1、L2,初、次级线圈的匝数比 n1∶n2=2∶1,交流电源电压为U,则( ) A.灯L1两端的电压为U/5 B.灯L1两端的电压为3U/5 C.灯L2两端的电压为2U/5 D.灯L2两端的电压为U/2
a k U1 I1 b p R
• 例5：如图所示是一台理想自耦变压器，在 a、b之间接正弦交流电，A、V分别为理想 交流电流表和交流电压表。若将调压端的 滑动头P向上移动，则( C) • A．电压表V的示数变大 • B．变压器的输出功率变大 P • C．电流表A的示数变小 a R A V • D．电流表A的示数变大 U ～
注 意
变压器的原、副线圈并未直接相连
二、理想变压器的原理
1.工作原理：
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的 现象叫做互感现象。
变压器只能改变交变电流的电压， 不能改变恒定电流的电压！
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)