高二物理(新人教版)：变压器

变压器

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？

变压器

几种常见的变压器

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

输出电压： (4)输入电压：U1; 输出电压：U2. 输入电压：

变压器

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 接交变电压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？

变压器

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，利用互感现象实 U U n n ∽ 现了电能 电能( 现了电能(U1、I1) 到磁场能(变化的磁 磁场能( 副 原 再到电能 电能( 场)再到电能( U2、 线 线 铁芯 转化。 I2)转化。 圈 圈 思考：若给原线圈接直流电压U 思考：若给原线圈接直流电压U1, 副线圈电压U2 ? 副线圈电压U U2=01 1 2 2

∽

变压器

理想变压器如果在能量转化的过程中能量损失很小， 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， 能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁 能量损失， 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。 压器。这是物理学中又一种理想化模型。

无铜损、铁损、 无铜损、铁损、磁损

变压器

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/ U1=E1 U2=E2

I1

I2 n2 U2

U1 n1

E1 n1 = E2 n2U 1 n1 = U 2 n2

若不考虑原副线圈的内阻有

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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

U 1 n1 = U 2 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

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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 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 U 2 n2 = = I 2 U 1 n1

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2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的 2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的 理想变压器原副线圈的电流 匝数成 匝数成反比

I 1 n2 = I 2 n1此公式只适用于一个副线圈的变压器 此公式只适用于一个副线圈的变压器 一个副线圈

变压器

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

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2.互感器 2.互感器

钳式电流仪

电压互感器使用时把原线圈与 电路并联， 电路并联，原线圈匝 数多于副线圈匝数

V

A

电流互感器使用时把原线圈与 电路串联， 电路串联，原线圈匝 数少于副线圈匝数

变压器

一、变压器的构造 1.示意图 2.电路图中符号 3.构造： 构造： 变压器的工作原理： 二、变压器的工作原理： 互感现象： 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 能量转化：电能→磁场能→ 3、理想变压器 P入=P出 理想变压器的变压规律: U1/U2=n1/n2 三、理想变压器的变压规律 四、理想变压器的变流规律： I1/I2=n2/n1 理想变压器的变流规律： 五、常用变压器

小 结

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练习1 理想变压器原、副线圈的匝数比n 练习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 线运动切割磁感线时，图中电流表A 线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数 12mA,则电流表A 12mA,则电流表A2的示数为 ( ) B B. A.3 mA B.0 D.与负载R C.48 mA D.与负载R的值有关

变压器

练习2 一理想变压器，原线圈匝数n 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， 220V的交流电源上 1100,接在电压220V的交流电源上，当它对 11只并联的 只并联的“ V, W”的灯泡供电时 的灯泡供电时， 11只并联的“36 V,60 W 的灯泡供电时， 灯泡正常发光。 灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数 =_____, 180 =______。 3A n2=_____,通过原线圈的电流 I1 =______。

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练习3 钳形电流表的外形和结构如图( 所示。 练习3、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 ( ) C 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2.4 A.这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4 A 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0.4 B.这种电流表能测交流电流，

图(b)的读数为0.4 A 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3.6 C.这种电流表能测交流电流，图(b)的读数为3.6 A 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3.6 (b)的读数为3.6 A 铁芯

A

图(a) 图(b)

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练习4 为了保证用电安全， 练习4、为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前 端一般都安装漏电保护开关， 端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电 路原理简图. 路原理简图. 问： 电路正常工作时， 线圈是没有电流的， (1)电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是 什么？ 什么？ 如果站在地上的人不小心接触火线时， (2)如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为 什么会产生感应电流？ 什么会产生感应电流？

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电流互感器a侧两线圈完全相同， 答案 (1)电流互感器a侧两线圈完全相同， 流过两线圈的电流大小相等，方向相反， 流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们 产生的磁场相互抵消， 产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零 而不变，线圈中不产生感应电流. 而不变，线圈中不产生感应电流. (2)火线的电流有一部分流经人体，经大地流 火线的电流有一部分流经人体， 回发电厂， 侧两线圈电流大小不等，产生“ 回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩 余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通” 余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”,b 侧线圈中磁通量发生变化， 侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电 流.

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