5.4《变压器》PPT课件(共38页)

研究原副线圈两端电压关系的实验 1 2 3 4 次数 U1 U2
5
V1
V2
实验结论： 原副线圈两端电压之比等于 这两个线圈的匝数比。
三、理想变压器的变压规律 原、副线圈中产生的感应 电动势分别是： 电动势分别是： ∆Φ/ E1=n1∆Φ/ ∆t E2=n2∆Φ/ ∆t ∆Φ/ 原线圈回路有：U1− E1=I1r1≈ 0 原线圈回路有：
闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换， 闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换， ---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， 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， 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。 理想化模型------理想变压器。 ------理想变压器 理 想 变 压 器 无磁损 无铁损 无铜损 下面我们定 量分析理想 变压器的变 压规律。 压规律。
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输出电压： （4）输入电压：U1; 输出电压：U2. 输入电压：
3.电路图中符号 3.电路图中符号
n1 n2
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
铁芯与线圈互相绝缘 问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 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， 变压器原副线圈不相通，那么在给原线 圈接交变电压 交变电压U 副线圈电压U 圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎 样产生的？ 样产生的？
几种常见的变压器
一、变压器的构造 1.示意图 1.示意图
原 线 圈
2.构造： 2.构造： （1）闭合铁芯 （绝缘 构造 铁 硅钢片叠合而成） 硅钢片叠合而成）
芯
n2 U2 ∽
∽ U1
n1
（2）原线圈（初级线 原线圈（ ）：其匝数用 其匝数用n 副 圈）：其匝数用n1表示
线 圈
（3）副线圈（次级线 副线圈（ 圈）：其匝数用n2表示 ）：其匝数用n 其匝数用
U 1n2 220 × 30 n1 = = = 1 1 0 0匝 U2 6
U2 6 P2＝ ＝ ＝ 9W R 4
I 2 U 2＋I3 U 3 9＋24 I1＝ ＝ ＝0.15A U1 220
2
2
小结： 小结： 1.变压器的结构和工作原理 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 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 3.理想变压器的变压和变流规律
电压互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝 数少于副线圈匝数
电流互感器
六、解决有多个副线圈的理想变压器的问题 一个原线圈多个副线圈的理想变压器， 一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为 两个副线圈的匝数分别为n 相应的电压分别为U n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、 相应的电流分别为I U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作 原理可得： 原理可得：
5.4《变压器》
用电器 随身听 扫描仪 手机充电 器 录音机
额定工作电压 3V 12V 4.2V 4.4V 5.3V 6V 9V 12V
用电器 机床上的照明灯 防身器
额定工作电压 36V 3000V
黑白电视机显像管 几万伏 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， 但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何 220V 使这些额定电压不是220V 220V的电器设备正常工作的 使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的 呢？
互感现象 二、变压器的工作原理 ------互感现象 变压器通过闭合铁 U 芯，利用互感现象实 ∽ U n n 现了电能（ 现了电能（U1、I1） 到磁场能（ 到磁场能（变化的磁 原 副 场）再到电能（ U2、 线 再到电能（ 线 铁芯 转化。 I2）转化。 圈 圈
1 1 2 2
∽
互感现象：在原副线圈中由于有交变电 互感现象：在原副线圈中由于有交变电 而发生的互相感应现象。 流而发生的互相感应现象。 若给原线圈接直流电压 直流电压， 副线圈电压 副线圈电压U 若给原线圈接直流电压，U副线圈电压U2 ？
I1
I2 n2 U2
U1 n1
E1/n1= E2/n2 则 U 1 =E1 则U2=E2
E 副线圈回路有： 副线圈回路有： 2=U2 +I2r2 ≈U2
若不考虑原副线圈的内阻， 若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2
理想变压器原副线圈的端电压之比等于 理想变压器原副线圈的端电压之比等于 端电压之比 这两个线圈的匝数之比 这两个线圈的匝数之比 U1/U2= n1/n2 -----升压变压器 n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器 -----降压变压器 n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
铁 芯
C
A
图（a） 图（b）
五、几种常用变压器 1.自耦变压器 1.自耦变压器
P
问题： 问题：有没有只 用一组线圈来实 现变压的变压器？ 现变压的变压器？ 自耦变压器的 原副线圈共用一 个线圈
n2
U1
A B
U2
U1
n1
n2 U 2
U1
n1
U2
降压变压器
升压变压器
2.互感器 2.互感器
V
A
使用时把原线圈与 电路并联，原线圈匝 数多于副线圈匝数
输入输出电压、电流、 输入输出电压、电流、功率大小之间的因 果关系 P1＝P2 1.输入功率 1由输出功率 2决定； 输入功率P 输入功率 由输出功率P 决定； 2.U1由电源决定； 由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U1 和匝数比决定； 4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R 和负载决定； 5.I1由I2和匝数比决定； 和匝数比决定； I1＝n2/n1·I2
U1 n1 = −−−−−−−(1) U2 n2
U1 n1 = − − − − − − − ( 2) U3 n3
由（ ）（2）式得： 1
U 2 n2 ＝ − − − − − −(3) U 3 n3
根据P入＝P出得
I1U1＝I 2 U 2＋I3 U 3 --------（4）
将（ ）（3）式代入（4）式得 1
四、理想变压器的变流规律 问题：原副线圈的电流可能满足何规律？ 问题：原副线圈的电流可能满足何规律？ 1.理想变压器输出功率应等于输入功率 1.理想变压器输出功率应等于输入功率 即: P出= P入 U1I1=U2I2
I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1
2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝 2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝 数成反比 I 1/ I 2= n2 / n1 此公式只适用于一个副线圈的变压器 变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的 变压器工作时， 电流小，可用较细的导线绕制； 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， 匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导 线绕制。 线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线 圈的一种方法。 圈的一种方法。
n3 n1 I1U 2 = I 2U 2 + I 3U 2 n2 n2
∴ I1n1 = I 2 n2 + I 3n3
例3、如图所示：理想变压器的交流输入电压 1=220V，有两 、如图所示：理想变压器的交流输入电压U ， 组副线圈，其中n 组副线圈，其中 2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W” 匝 标有“ ， 、 ， 的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求： 的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光， （1）原线圈的匝数为 1和另一副线圈的匝数 3. ）原线圈的匝数为n 和另一副线圈的匝数n （2）原线圈的电流 1。 ）原线圈的电流I
解析：变压器只能工作于交流电路， 不能工作在恒定电流和恒定电压的电 路，导体棒向左匀速切割磁感线时， 在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引 起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈 n2上无感应电动势出现，所以A2中无电 流通过。
例题2 钳形电流表的外形和结构如图（ 所示。 例题2、钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图 的外形和结构如图 中电流表的读数为1.2A （a）中电流表的读数为1.2A 。图（b）中用同一电缆线 绕了3 绕了3匝，则 A.这种电流表能测直流电流 这种电流表能测直流电流， 的读数为2.4A 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 这种电流表能测交流电流， 的读数为0.4A 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 这种电流表能测交流电流， 的读数为3.6A C.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6A D.这种电流表既能测直流电流 又能测交流电流， 这种电流表既能测直流电流， D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 的读数为3.6A （b）的读数为3.6A
〖练习1〗如图所示，理想变压器的原线圈接上220V交流 练习1 如图所示，理想变压器的原线圈接上220V交流 220V 电压，副线圈有A 两组， 组接4Ω的电阻， 4Ω的电阻 电压，副线圈有A、B两组，A组接4Ω的电阻，B组接规格 10V24W”的灯泡 已知A组的线圈匝数为30 的灯泡。 30匝 为“10V24W 的灯泡。已知A组的线圈匝数为30匝，两端电 压为6V 灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。 6V， 压为6V，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。
n1 解：（1）由于两灯均正常发光， ）由于两灯均正常发光， 所以有： 所以有：U2=6V，U3=12V ， 根 据 原 、 副 线 圈 电 压 与 匝 数 的 关 系 ， 有 ： U1/U2=n1/n2 n1= U1n2/U2=1320匝。 匝 U3/U2=n3/n2，n3= U3n2/U2=72匝。 匝 （2）根据能量守恒，有P入=P出。即I1U1=P2+P3， ）根据能量守恒， 则I1=（P2+P3）/U1=0.095A （ n3 n2
I1 n1
I2 n 2U 2 R
U1
【例1】理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝ 理想变压器原、副线圈的匝数比n 4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线 运动切割磁感线时，图中电流表A 的示数12mA 12mA， 运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数12mA， 则电流表A 的示数为———— ————（ 则电流表A2的示数为————（ ） B． C． D．与负载R A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R 的值有关