高中物理選修3-25.4變壓器

1、用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓 用電器用電器額定工作電額定工作電壓壓隨身聽(tīng)隨身聽(tīng)3V機(jī)床上的照明機(jī)床上的照明燈燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機(jī)充電手機(jī)充電器器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機(jī)顯黑白電視機(jī)顯像管像管幾萬(wàn)伏幾萬(wàn)伏錄音機(jī)錄音機(jī)6V 9V 12V彩色電視機(jī)顯彩色電視機(jī)顯像管像管十幾萬(wàn)伏十幾萬(wàn)伏但我們國(guó)家民用統(tǒng)一供電均為但我們國(guó)家民用統(tǒng)一供電均為220V220V，那么如何，那么如何使這些額定電壓不是使這些額定電壓不是220V220V的電器設(shè)備正常工作的電器設(shè)備正常工作的呢？的呢？ 幾種常見(jiàn)的變壓器幾種常見(jiàn)的變壓器一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造1.示意圖示

2、意圖 U1U2 n1n2原原線(xiàn)線(xiàn)圈圈副副線(xiàn)線(xiàn)圈圈鐵鐵芯芯2.構(gòu)造：構(gòu)造：（1）閉合鐵芯）閉合鐵芯 （絕緣（絕緣硅鋼片疊合而成）硅鋼片疊合而成）（2）原線(xiàn)圈（初級(jí)線(xiàn)）原線(xiàn)圈（初級(jí)線(xiàn)圈）：其匝數(shù)用圈）：其匝數(shù)用n1表示表示（3）副線(xiàn)圈（次級(jí)線(xiàn)）副線(xiàn)圈（次級(jí)線(xiàn)圈）：其匝數(shù)用圈）：其匝數(shù)用n2表示表示（4）輸入電壓：）輸入電壓：U1; 輸出電壓：輸出電壓：U2.3.3.電路圖中符號(hào)電路圖中符號(hào)變壓器原副線(xiàn)圈不相通，那么在給原線(xiàn)變壓器原副線(xiàn)圈不相通，那么在給原線(xiàn)圈圈接交變電壓接交變電壓U1后，副線(xiàn)圈電壓后，副線(xiàn)圈電壓U2是怎是怎樣產(chǎn)生的？樣產(chǎn)生的？鐵芯鐵芯與線(xiàn)與線(xiàn)圈互圈互相絕相絕緣緣 U1U2 n1n2

3、問(wèn)題：?jiǎn)栴}：變壓器副線(xiàn)圈和原線(xiàn)圈電路是否相通？變壓器副線(xiàn)圈和原線(xiàn)圈電路是否相通？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)象變壓器通過(guò)閉合鐵芯，變壓器通過(guò)閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能電能（U1、I1）到）到磁磁場(chǎng)能場(chǎng)能（變化的磁場(chǎng)）（變化的磁場(chǎng)）再到再到電能電能（ U2、I2）轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。原原線(xiàn)線(xiàn)圈圈副副線(xiàn)線(xiàn)圈圈鐵芯鐵芯 U1U2n1n2思考：思考：若給原線(xiàn)圈接直流電壓若給原線(xiàn)圈接直流電壓U1，副線(xiàn)圈電壓，副線(xiàn)圈電壓U2 ？U20理想變壓器理想變壓器如果在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中能量損失很如果在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中能量損失很小，能夠略去原、副線(xiàn)圈的電阻，以小，能夠略去原

4、、副線(xiàn)圈的電阻，以及各種電磁能量損失，這樣的變壓器及各種電磁能量損失，這樣的變壓器我們稱(chēng)之為理想變壓器。這是物理學(xué)我們稱(chēng)之為理想變壓器。這是物理學(xué)中又一種理想化模型。中又一種理想化模型。無(wú)銅損、鐵損、磁損無(wú)銅損、鐵損、磁損三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律I1I2n1n2U1U2原、副線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電原、副線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：動(dòng)勢(shì)分別是：E1=n1/ tE2=n2/ t若不考慮原副線(xiàn)圈的內(nèi)阻有若不考慮原副線(xiàn)圈的內(nèi)阻有 U1=E1 U2=E2 2121nnUU2121nnEE理想變壓器原副線(xiàn)圈的端電壓之比等于理想變壓器原副線(xiàn)圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線(xiàn)圈的匝數(shù)之比這兩個(gè)線(xiàn)

5、圈的匝數(shù)之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升壓變壓器升壓變壓器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降壓變壓器降壓變壓器2121nnUU四、理想變壓器的變流規(guī)律四、理想變壓器的變流規(guī)律1. 1.理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率即即: : U1I1=U2I2P出出= P入入121221nnUUII2.2.理想變壓器原副線(xiàn)圈的理想變壓器原副線(xiàn)圈的電流電流跟它們的跟它們的匝匝數(shù)數(shù)成成反比反比此公式只適用于此公式只適用于一個(gè)副線(xiàn)圈一個(gè)副線(xiàn)圈的變壓器的變壓器1221nnII五、幾種常用變壓器五、幾種常用變壓器1. 1.自耦變壓

6、器自耦變壓器U2U1ABPU1U2n1n2升壓變壓器升壓變壓器n1n2U1U2降壓變壓器降壓變壓器問(wèn)題：有沒(méi)有只問(wèn)題：有沒(méi)有只用一組線(xiàn)圈來(lái)實(shí)用一組線(xiàn)圈來(lái)實(shí)現(xiàn)變壓的變壓器？現(xiàn)變壓的變壓器？ 自耦變壓器的自耦變壓器的原副線(xiàn)圈共用一原副線(xiàn)圈共用一個(gè)線(xiàn)圈個(gè)線(xiàn)圈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(shí)把原線(xiàn)圈與電使用時(shí)把原線(xiàn)圈與電路并聯(lián)，原線(xiàn)圈匝數(shù)路并聯(lián)，原線(xiàn)圈匝數(shù)多于副線(xiàn)圈匝數(shù)（輸多于副線(xiàn)圈匝數(shù)（輸出端不可短路）出端不可短路）使用時(shí)把原線(xiàn)圈與電使用時(shí)把原線(xiàn)圈與電路串聯(lián)，原線(xiàn)圈匝數(shù)路串聯(lián)，原線(xiàn)圈匝數(shù)少于副線(xiàn)圈匝數(shù)少于副線(xiàn)圈匝數(shù)（輸（輸出端不可斷路）出端不可斷路）一、變壓

7、器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造 1 1示意圖示意圖 2 2電路圖中符號(hào)電路圖中符號(hào) 3 3構(gòu)造：構(gòu)造：二、變壓器的工作原理：二、變壓器的工作原理： 1、互感現(xiàn)象：原、副線(xiàn)圈中由于有交變電流而發(fā)生、互感現(xiàn)象：原、副線(xiàn)圈中由于有交變電流而發(fā)生 的互相感應(yīng)現(xiàn)象的互相感應(yīng)現(xiàn)象 2、能量轉(zhuǎn)化：電能、能量轉(zhuǎn)化：電能磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能電能電能 3、理想變壓器理想變壓器 P P入入P P出出三、理想變壓器的變壓規(guī)律三、理想變壓器的變壓規(guī)律 U1/U2=n1/n2四、理想變壓器的變流規(guī)律：四、理想變壓器的變流規(guī)律： I1/I2=n2/n1 五、常用變壓器五、常用變壓器小結(jié)小結(jié)練練1、為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路、為

8、了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路前端一般都安裝漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，如圖所示是保護(hù)前端一般都安裝漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，如圖所示是保護(hù)開(kāi)關(guān)的電路原理簡(jiǎn)圖開(kāi)關(guān)的電路原理簡(jiǎn)圖 問(wèn)：?jiǎn)枺海?）電路正常工作時(shí)，）電路正常工作時(shí)，b線(xiàn)圈是沒(méi)有電流的，原線(xiàn)圈是沒(méi)有電流的，原因是什么？因是什么？（2）如果站在地上的人不小心接觸火線(xiàn)時(shí)，）如果站在地上的人不小心接觸火線(xiàn)時(shí)，b線(xiàn)線(xiàn)圈為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？圈為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？答案：答案：（1 1）電流互感器）電流互感器a a側(cè)兩線(xiàn)圈完全相同，流過(guò)兩側(cè)兩線(xiàn)圈完全相同，流過(guò)兩線(xiàn)圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的線(xiàn)圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，磁場(chǎng)相互抵消

9、，b b側(cè)線(xiàn)圈磁通量總為零而不變，側(cè)線(xiàn)圈磁通量總為零而不變，線(xiàn)圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流線(xiàn)圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流（2）火線(xiàn)的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流）火線(xiàn)的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流回發(fā)電廠，回發(fā)電廠，a側(cè)兩線(xiàn)圈電流大小不等，產(chǎn)生側(cè)兩線(xiàn)圈電流大小不等，產(chǎn)生“剩剩余電流余電流”在鐵芯中產(chǎn)生變化的在鐵芯中產(chǎn)生變化的“剩余磁通剩余磁通”，b側(cè)線(xiàn)圈中磁通量發(fā)生變化，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)側(cè)線(xiàn)圈中磁通量發(fā)生變化，線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流電流V變壓器輸入輸出電壓、電流、功率大小之變壓器輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關(guān)系間的因果關(guān)系 1、S閉合后，電壓表的示數(shù)變化嗎？閉合后，電壓表的示數(shù)變化嗎？ 3、S閉合后，電流

10、表閉合后，電流表A2的示數(shù)如何變化？電流表的示數(shù)如何變化？電流表A1的示數(shù)如何變化？的示數(shù)如何變化？A1U1R1R2SA22、S閉合后，輸出功率閉合后，輸出功率P2 如何變化？輸入功率如何變化？輸入功率P1 如何變化？如何變化？輸入電壓輸入電壓U1決定輸出電壓決定輸出電壓U2 輸出電流輸出電流I2決定輸出電流決定輸出電流I1 輸出功率輸出功率P2決定輸出功率決定輸出功率P1 六、有多個(gè)副線(xiàn)圈的理想變壓器的問(wèn)題六、有多個(gè)副線(xiàn)圈的理想變壓器的問(wèn)題一個(gè)原線(xiàn)圈多個(gè)副線(xiàn)圈的理想變壓器，原線(xiàn)圈一個(gè)原線(xiàn)圈多個(gè)副線(xiàn)圈的理想變壓器，原線(xiàn)圈匝數(shù)為匝數(shù)為n1，兩個(gè)副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為，兩個(gè)副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為n2和和n3，相，相應(yīng)的電壓分別為應(yīng)的電壓分別為U1、U2和和U3，相應(yīng)的電流分別，相應(yīng)的電流分別為為I1、I2和和I3，根據(jù)變壓器的工作原理可得，根據(jù)變壓器的工作原理可得： 11221UnUn 11332UnUnU1 U2 U3 n1 n2 n3 若有多個(gè)副線(xiàn)圈若有多個(gè)副線(xiàn)圈P1P2P3，即即U1I1U2I2U3I3將將U1 U2 U3 n1 n2 n3 代入得代入得n1I1n2I2n3I3練練2、如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓、如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓U1=220V，有兩組副線(xiàn)圈，其中，有兩組副線(xiàn)圈，其中n2