河北省邢臺(tái)市高中物理 第五章 交變電流 5.4 變壓器課件 新人教選修32

1、第第4 4節(jié)變壓器節(jié)變壓器變壓器與分壓器的比較 變壓器和分壓器都是用來(lái)改變電壓的設(shè)備在改變電壓時(shí)，它們既有相同點(diǎn)也有區(qū)別 1變壓器的工作原理及用途 如右圖所示，變壓器的工作原理是當(dāng)原線圈中有交變電流時(shí)，在鐵芯中便產(chǎn)生交變磁通量，而交變磁通量又會(huì)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可見(jiàn)，變壓器只能工作在交流電路中且其電壓比等于匝數(shù)比同一個(gè)變壓器既可以當(dāng)升壓變壓器也可以當(dāng)降壓變壓器使用，副線圈兩端的電壓可以比原線圈電壓大、小或相等應(yīng)當(dāng)注意的是需要把電壓升高時(shí)，就得使用升壓變壓器，分壓器是無(wú)能為力的 2分壓器的工作原理及用途 分壓器的工作原理是利用串聯(lián)電路的分壓原理如右圖所示它是滑動(dòng)變阻器的分壓接法，既可應(yīng)用于

2、直流電路又可應(yīng)用于交流電路1變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的一個(gè)線圈與交流電源連接，叫做_，也叫_；另一個(gè)線圈與負(fù)載連接，叫做_，也叫_2_是變壓器工作的基礎(chǔ)3原、副線圈的電壓之比，等于兩個(gè)線圈的_，公式為_(kāi)4_的變壓器叫做理想變壓器1原線圈初級(jí)線圈副線圈次級(jí)線圈2互感現(xiàn)象4沒(méi)有能量損失3匝數(shù)之比 U1U2n1n2 一、變壓器的構(gòu)造和原理1變壓器的構(gòu)造如下圖所示為變壓器的結(jié)構(gòu)圖，原線圈接電源，副線圈接負(fù)載，兩個(gè)線圈都繞在疊合而成的硅鋼片上，硅鋼片都涂有絕緣漆2變壓器的工作原理變壓器的變壓原理是電磁感應(yīng)當(dāng)原線圈上加交流電壓U1時(shí)，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的磁通

3、量，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，在原、副線圈中同樣要引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由于這種互相感應(yīng)的互感現(xiàn)象，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過(guò)磁場(chǎng)從原線圈傳遞到副線圈其能量轉(zhuǎn)換方式為：原線圈電能磁場(chǎng)能副線圈電能注意：變壓器是依據(jù)電磁感應(yīng)工作的因此只能工作在交流電路中，如果變壓器接入直流電路，原線圈中的電流不變，在鐵芯中不能引起磁通量的變化，沒(méi)有互感現(xiàn)象出現(xiàn)，變壓器起不到變壓作用二、理想變壓器的規(guī)律1理想變壓器的特點(diǎn)(1)變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)漏磁；(2)原、副線圈不計(jì)內(nèi)阻，即不產(chǎn)生焦耳熱注意：因?yàn)槔硐胱儔浩鞑挥?jì)一切電磁能量損失，

4、因此，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率實(shí)際變壓器(特別是大型變壓器)一般都可以看成是理想變壓器2電動(dòng)勢(shì)關(guān)系由于互感現(xiàn)象，沒(méi)有漏磁，原、副線圈中每一匝線圈都具有相同的 ，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有： 3電壓關(guān)系由于不計(jì)原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端的電壓U1E1，副線圈兩端的電壓U2E2.4功率關(guān)系：對(duì)于理想變壓器，不考慮能量的損失P入P出5電流關(guān)系：由功率關(guān)系，當(dāng)只有一副線圈時(shí)，I1U1I2U2得I1n1I2n2即當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)：I1U1I2U2I3U3得I1nI2n2I3n3 一臺(tái)理想變壓器，其原線圈2200匝，副線圈440匝，并接一個(gè)100 的負(fù)載電阻，如下圖所示 (1)當(dāng)原線圈接在44

5、 V直流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為_(kāi) V，電流表示數(shù)為_(kāi) A. (2)當(dāng)原線圈接在220 V交流電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為_(kāi) V，電流表示數(shù)為_(kāi) A此時(shí)輸入功率為_(kāi) W，變壓器效率為_(kāi) 解析：(1)原線圈接在直流電源上時(shí)，由于原線圈中的電流恒定，所以穿過(guò)原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化，副線圈兩端不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)也為零變式遷移變式遷移 讓匝數(shù)為100的閉合矩形線圈繞某垂直磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈內(nèi)可產(chǎn)生如圖甲所示的交流電兩個(gè)相同的理想變壓器原線圈串聯(lián)后接在此交流電源上(如圖乙所示)，在兩個(gè)副線圈中分別接上電阻R1和R2，通過(guò)兩電阻的電流分別為I1和I2，兩電阻

6、上消耗的功率分別為P1和P2，R1和R2兩端電壓分別為U1和U2，則()解析：兩個(gè)相同的變壓器串聯(lián)后，它們有兩個(gè)鐵芯，仍然是兩個(gè)獨(dú)立的變壓器，只是說(shuō)明原線圈中的電流是相同的，利用理想變壓器的匝數(shù)比關(guān)系得In1I1n2，In1I2n2，所以I1I2，I1 I21 1，UIR，則U1 U2R1 R2，A對(duì)B錯(cuò)；根據(jù)PI2R可知，P1 P2R1 R2，C對(duì)D錯(cuò)，本題正確答案為AC.答案：AC AI1 I21 1，U1 U2R1 R2 BI1 I2R2 R1，U1 U21 1 CP1 P2R1 R2 DP1 P21 1三、幾種常用的變壓器1自耦變壓器特點(diǎn)：只有一個(gè)線圈，三個(gè)抽頭，可升壓，也可降壓2調(diào)壓

7、變壓器特點(diǎn)：屬于自耦變壓器但電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)3互感器分類：電壓互感器(如下圖左)和電流互感器(如下圖右)(1)電壓互感器：如上圖左所示，原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表互感器將高電壓變?yōu)榈碗妷和ㄟ^(guò)電壓表測(cè)低電壓，結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)算出高壓電路的電壓(2)電流互感器：如上圖右所示，原線圈串聯(lián)在待測(cè)大電流電路中，副線圈接電流表互感器將大電流變成小電流，通過(guò)電流表測(cè)出小電流結(jié)合匝數(shù)比可計(jì)算出大電流電路的電流注意：電壓互感器是降壓變壓器，據(jù) 為什么電流互感器如下圖甲所示的副繞組不允許安裝保險(xiǎn)絲？為什么電壓互感器的副線圈低壓側(cè)(乙圖)要裝保險(xiǎn)絲？解析：用假設(shè)法判斷，并結(jié)合電磁感應(yīng)的知識(shí)分析，兩種互感器的

8、構(gòu)造的區(qū)別如果電流互感器在運(yùn)行時(shí)副線圈斷開(kāi)，I20，則鐵芯中的磁通量會(huì)急劇增加(因?yàn)樵€圈中電流很大，在鐵芯中產(chǎn)生的磁通量很大，正常運(yùn)行時(shí)，I20，且n2n1，所I1產(chǎn)生的磁通量大部分被I2所產(chǎn)生的磁通量所抵消)，這將在副繞組兩端感應(yīng)出高壓(可達(dá)103 V以上)，即使副繞組的一端接地，對(duì)人及儀表仍不安全因此，電流互感器副繞組決不允許斷路，當(dāng)然不允許安裝保險(xiǎn)絲電壓互感器在運(yùn)行時(shí)應(yīng)嚴(yán)防短路，因短路時(shí)副線圈電路阻抗大大減小，會(huì)出現(xiàn)很大短路電流，使副線圈嚴(yán)重發(fā)熱而燒毀，所以在電壓互感器低壓側(cè)要裝保險(xiǎn)絲 1汽油機(jī)做功沖程開(kāi)始時(shí)，汽缸中的汽油、空氣混合氣要靠火花塞點(diǎn)燃但是汽車蓄電池的電壓只有12 V，不能

9、在火花塞中產(chǎn)生火花，為此設(shè)計(jì)了如下圖所示的點(diǎn)火裝置這個(gè)裝置的核心是一個(gè)變壓器它的初級(jí)線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)連到蓄電池上，次級(jí)線圈接到火花塞的兩端，開(kāi)關(guān)由機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制，做功沖程開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了，下列說(shuō)法正確的是()基礎(chǔ)鞏固基礎(chǔ)鞏固A該設(shè)計(jì)方案不可行，因?yàn)樾铍姵靥峁┑氖侵绷鳎儔浩鞑荒芨淖冎绷麟妷築該設(shè)計(jì)方案可行，因?yàn)樽儔浩髂軐⒅绷鞲淖優(yōu)榻涣鰿該設(shè)計(jì)方案可行，因?yàn)橥ㄟ^(guò)變壓器初級(jí)線圈的是變化的電流，可以通過(guò)變壓器發(fā)生互感現(xiàn)象D該變壓器可以是升壓變壓器，也可以是降壓變壓器解析：本題容易誤選A.要注意的是：變壓器只能改變交流的原因是如果在原線圈上接恒定電壓，則線圈的磁通量保持不變，從而不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線圈中也就沒(méi)有輸出電壓了在本裝置中，開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)導(dǎo)致電流不斷的變化，從而使得磁通量不斷變化，能夠使變壓器工作答案：C 7一理想變壓器原、副線圈的