第四節(jié) 變壓器

1、 高二物理 3-2 交變電流第四節(jié) 變壓器高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 一、變壓器的結(jié)構(gòu)和符號一、變壓器的結(jié)構(gòu)和符號：1 1 結(jié)構(gòu)：副線圈（次級線圈）副線圈（次級線圈）：跟負(fù)載相連，用絕緣跟負(fù)載相連，用絕緣線繞成的線繞成的原線圈（初級原線圈（初級線圈）線圈）：跟電：跟電源相連，用絕源相連，用絕緣線繞成的。緣線

2、繞成的。 U1U2 n1n2結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖閉合鐵芯是由涂有絕閉合鐵芯是由涂有絕緣漆的硅鋼薄片疊合緣漆的硅鋼薄片疊合而成。而成。注意：線圈必須繞在鐵芯上，鐵芯必須是閉合的。注意：線圈必須繞在鐵芯上，鐵芯必須是閉合的。高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 一、變壓器的結(jié)構(gòu)和符號一、變壓器的結(jié)構(gòu)和符號：2 2 符號：n1n2電路中的符號電路中的符號問題：變壓器原線圈和副線圈電路是否相通？問題：變壓器原線圈和副線圈電路是否相通？ 變壓器原副線圈不相通，那么在給原線圈變壓器原副線圈不相通，那么在給原線圈接交變

3、電壓接交變電壓U U1 1后，副線圈兩端的交流電壓后，副線圈兩端的交流電壓U U2 2是怎樣產(chǎn)生的？是怎樣產(chǎn)生的？高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象是變壓是變壓器工作的原理。器工作的原理。二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理：原線圈加原線圈加交變交變電壓電壓U U1 1原線圈產(chǎn)生原線圈產(chǎn)生交變交變電流電流在鐵芯中產(chǎn)生在鐵芯中產(chǎn)生交變交變磁場磁場副線圈中穿過副線圈中穿過交變交變磁通量磁通量副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢U U2 2U1U2新電源新電源高 二 物 理 選

4、修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理： -互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)： 原、副線圈之間是通過原、副線圈之間是通過交變磁場相互聯(lián)系的，且穿過它交變磁場相互聯(lián)系的，且穿過它們的磁通量始終相等。們的磁通量始終相等。 從能量的角度看，顯然從能量的角度看，顯然變壓器不能產(chǎn)生電能，只是通過變壓器不能產(chǎn)生電能，只是通過交變磁場傳輸電能。交變磁場傳輸電能。 原原線線圈圈副副線線圈圈鐵芯鐵芯 U1U2n1n2思考：思考： 若給原線圈接若給原線圈接直流直流電壓電壓U U1 1，副線圈電壓，副線圈電壓U

5、U2 2 情況怎樣？情況怎樣？U U2 20 0高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 問題問題1 1： 原、副線圈不套在閉原、副線圈不套在閉 合鐵芯合鐵芯上，是否仍然存在互感現(xiàn)象？上，是否仍然存在互感現(xiàn)象？問題問題2 2： 為什么說閉合鐵芯是變壓器的必為什么說閉合鐵芯是變壓器的必要組成部分？（鐵芯的作用是什么？）要組成部分？（鐵芯的作用是什么？）（仍存在）（仍存在） 如果無鐵芯，原副線圈所激發(fā)的交變磁場的磁感線只有如果無鐵芯，原副線圈所激發(fā)的交變磁場的磁感線只有一小部分穿過對方，漏失的磁感線不會在原副線圈

6、中傳送電一小部分穿過對方，漏失的磁感線不會在原副線圈中傳送電能。如有鐵芯，由于鐵芯被磁化，絕大部分磁感線集中在鐵能。如有鐵芯，由于鐵芯被磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯內(nèi)部，大大提高了變壓器的效率。芯內(nèi)部，大大提高了變壓器的效率。二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理： -互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象原原線線圈圈副副線線圈圈鐵芯鐵芯 U1U2n1n2高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小，能夠略去原、如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小，能夠略去原、副線圈的電阻，以及各種電磁能量損失，

7、這樣的變壓器我副線圈的電阻，以及各種電磁能量損失，這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器。這是物理學(xué)中又一種理想化模型。們稱之為理想變壓器。這是物理學(xué)中又一種理想化模型。理想變壓器理想變壓器 實際上變壓器的效率都是比較高的，特別是電力設(shè)實際上變壓器的效率都是比較高的，特別是電力設(shè)備中的巨大變壓器，在滿負(fù)荷工作時效率可以達(dá)備中的巨大變壓器，在滿負(fù)荷工作時效率可以達(dá)97%99%97%99%，所以理論研究時我們把它當(dāng)成所以理論研究時我們把它當(dāng)成100%100%（理想變壓器）是沒（理想變壓器）是沒有問題的。有問題的。高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3

8、- 2 第 五 章 交 變 電 流 三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律：沒有能量損失沒有能量損失U U1 1U U2 2n n1 1n n2 2（1 1）輸入功率等于輸出功率：）輸入功率等于輸出功率：P1=P22121nnUU （2 2）變壓比公式：）變壓比公式：基本公式基本公式理論推導(dǎo)？理論推導(dǎo)？高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律： （2 2）變壓比公式：）變壓比公式：2121nnUU若若n n2 2nn1 1U2nn1 1U2U1( (

9、升壓變壓器）升壓變壓器）高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律： （3 3）電流與匝數(shù)的關(guān)系：）電流與匝數(shù)的關(guān)系：2121nnUUP1=P21221nnII此式只適用于有此式只適用于有一個副線一個副線圈圈的變壓器，不適用于有的變壓器，不適用于有多個副線圈的變壓器。多個副線圈的變壓器。U U1 1U U2 2n n1 1n n2 2I I1 1I I2 2高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五

10、 章 交 變 電 流 四、幾種常見的變壓器四、幾種常見的變壓器：1 1 自耦變壓自耦變壓器器：U2U1ABPU1U2n1n2升壓變壓器升壓變壓器n1n2U1U2降壓變壓器降壓變壓器自耦變壓器的自耦變壓器的原副線圈共用原副線圈共用一個線圈一個線圈高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 四、幾種常見的變壓器四、幾種常見的變壓器：2 2 互感器互感器： A電流互感器電流互感器電壓互感器電壓互感器V 使用時把原線圈與電路并聯(lián)，使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)使用時把原線圈與

11、電路串聯(lián)，使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 【例1】一個正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列的哪個物理量不一定相等 （ ）A交流的頻率B電流的有效值C電功率D磁通量變化率高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 【例2】如圖所示為一理想變壓器，K為單刀雙擲開關(guān)，P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在原線圈兩端的電壓，I1為原線圈中的電流，則 （

12、 ）A保持U1及P的位置不變，K由a合到b時，I1將增大B保持U1及P的位置不變，K由b合到a時，R消耗功率減小C保持U1不變，K合在a處，使P上滑，I1將增大D保持P的位置不變，K合在a處，若U1增大，I1將增大高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 【例3】如圖所示，接于理想變壓器的四個燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，求三個線圈的匝數(shù)比n1n2n3.高 二 物 理 選 修 3 - 2 第 五 章 交 變 電 流 一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造 1 1構(gòu)造：構(gòu)造： 2 2示意圖示意圖 3 3電路圖中符號電路圖中符號二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理 互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象 1 1、變壓器只能改變、變壓器只能改變交流電交流電的電壓和電流的電壓和電流 2 2、能量轉(zhuǎn)化：電能、能量轉(zhuǎn)