《变压器》.ppt

变压器.1、了解变压器的构造及工作原理2、知道理想变压器的电压、电流与匝数的关系3、能依据理想变压器的工作规律解决实际问题学习目标.1产生感应电动势的条件是什么?回路磁通量发生变化.用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V36V扫描仪扫描仪12V12V防身器防身器3000V3000V手机充电手机充电器器4.2V 4.4V 5.3V4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管 几万伏几万伏录音机录音机6V 9V 12V6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管 十几万伏十几万伏 但我们国家民用统一供电均为但我们国家民用统一供电均为220V220V，那么如何，那么如何使这些额定电压不是使这些额定电压不是220V220V的电器设备正常工作的的电器设备正常工作的呢？呢？.几种常见的变压器.一、变压器的构造一、变压器的构造1.1.示意图示意图 U1U2 n1n2 原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （绝缘（绝缘硅钢片叠合而成）硅钢片叠合而成）（2 2）原线圈（初级线）原线圈（初级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n1 1表示表示（3 3）副线圈（次级线）副线圈（次级线圈）：其匝数用圈）：其匝数用n n2 2表示表示（4 4）输入电压：）输入电压：U U1 1;输出电压：输出电压：U U2 2.3.3.电路图中符号电路图中符号n1n2问题：问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？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，那么在给原线变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接圈接交变电压交变电压U U1 1后，副线圈电压后，副线圈电压U U2 2是怎是怎样产生的？样产生的？铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘 U1U2 n1n2.二、变压器的工作原理二、变压器的工作原理-互感现象互感现象变压器通过闭合铁芯，变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电利用互感现象实现了电能（能（U U1 1、I I1 1）到磁场能）到磁场能（变化的磁场）再到电（变化的磁场）再到电能（能（U U2 2、I I2 2）转化。）转化。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2 互感现象：在原副线圈中由于有互感现象：在原副线圈中由于有交变电流交变电流而发生的互相感应现象。而发生的互相感应现象。若给原线圈接若给原线圈接直流电压直流电压U，副线圈电压副线圈电压U U2 2？.闭合铁芯实现了电能闭合铁芯实现了电能-磁场能磁场能-电能的转换，电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝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很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型理想化模型-理想变压器理想变压器。下面我们定下面我们定量分析理想量分析理想变压器的变变压器的变压规律。压规律。无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理理想想变变压压器器.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。次数次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系的实验研究原副线圈两端电压关系的实验.三、理想变压器的变压规律三、理想变压器的变压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应原、副线圈中产生的感应电动势分别是：电动势分别是：E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n2 2/t tE1 1/n/n1 1=E2 2/n/n2 2原线圈回路有：原线圈回路有：U U1 1 E E1 1=I=I1 1r r1 1 0 0则则U U1 1=E=E1 1副线圈回路有：副线圈回路有：E E2 2=U=U2 2 +I+I2 2r r2 2 UU2 2则则U U2 2=E=E2 2若不考虑原副线圈的内阻，则若不考虑原副线圈的内阻，则U U1 1=E=E1 1；U U2 2=E=E2 2则：则：U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2.理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的端电压之比端电压之比等于等于这两个线圈的这两个线圈的匝数之比匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器U U1 1/U/U2 2=n=n1 1/n/n2 2.四、理想变压器的变流规律四、理想变压器的变流规律问题：问题：原副线圈的电流可能满足何规律？原副线圈的电流可能满足何规律？1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即:U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2I I 1 1/I 2 2=U=U2 2/U U1 1=n=n2 2/n n1 1P出出=P入入.2.2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比数成反比I I 1 1/I 2 2=n=n2 2/n n1 1变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的变压器工作时，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。此公式只适用于一个副线圈的变压器.U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R输入输出电压、电流、功率大小之间的因输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系果关系 1.输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定决定:P1P22.U1由电源决定；由电源决定；3.U2由由U1和匝数比决定；和匝数比决定；U2n2/n1U14.I2由由U2和负载决定；和负载决定；I2U2R5.I1由由I2和匝数比决定；和匝数比决定；I1n2/n1I2.【例【例1 1】理想变压器原、副线圈的匝数比】理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线，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，图中电流表运动切割磁感线时，图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA，则电流表，则电流表A A2 2的示数为的示数为（）A A3mA B3mA B0 C0 C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关解析：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。.图图（a）A铁铁芯芯图图（b）C C例题例题2 2、钳形电流表钳形电流表的外形和结构如图（的外形和结构如图（a a）所示。图）所示。图（a a）中电流表的读数为）中电流表的读数为1.2A 1.2A。图（。图（b b）中用同一电缆线）中用同一电缆线绕了绕了3 3匝，则匝，则A.A.这种电流表能测直流电流，图（这种电流表能测直流电流，图（b b）的读数为）的读数为2.4A2.4AB.B.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为0.4A0.4AC.C.这种电流表能测交流电流，图（这种电流表能测交流电流，图（b b）的读数为）的读数为3.6A3.6AD.D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b b）的读数为）的读数为3.6A3.6A.五、几种常用变压器五、几种常用变压器1.1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器问题：有没有只问题：有没有只用一组线圈来实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.2.2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数 使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数.六、解决有多个副线圈的理想变压器的问题六、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，原线圈匝数为一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n n1 1，两个副线圈的匝数分别为，两个副线圈的匝数分别为n n2 2和和n n3 3，相应的电压分别为，相应的电压分别为U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相应的电流分别为，相应的电流分别为I I1 1、I I2 2和和I I3 3，根据变压器的工作，根据变压器的工作原理可得：原理可得：.例例3、如如图图所所示示：理理想想变变压压器器的的交交流流输输入入电电压压U1=220V，有有两两组组副副线线圈圈，其其中中n2=36匝匝，标标有有“6V，9W”、“12V，12W”的的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：（1）原线圈的匝数为）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流）原线圈的电流I1。n3 n2n1解：（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根根 据据 原原、副副 线线 圈圈 电电 压压 与与 匝匝 数数 的的 关关 系系，有有：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）根据能量守恒，有P入入=P出出。即。即I1U1=P2+P3，则则I1=（P2+P3）/U1=0.095A.练习练习1 1如图所示，理想变压器的原线圈接上如图所示，理想变压器的原线圈接上220V220V交流交流电压，副线圈有电压，副线圈有A A、B B两组，两组，A A组接组接44的电阻，的电阻，B B组接规格组接规格为为“10V24W”10V24W”的灯泡。已知的灯泡。已知A A组的线圈匝数为组的线圈匝数为3030匝，两端匝，两端电压为电压为6V6V，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。.小结：小结：1.1.变压器的结构和工作原理变压器的结构和工作原理2.2.理想变压器的理想化模型及功率传输规律理想变压器的理想化模型及功率传输规律3.3.理想变压器的变压和变流规律理想变压器的变压和变流规律.