第四節(jié)變壓器

1、4.4.變壓器變壓器高二物理備課組高二物理備課組 胡浩胡浩選修選修3-23-2第五章交變電流第五章交變電流常見的幾種變壓器常見的幾種變壓器一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造（1 1）閉合鐵芯）閉合鐵芯（2 2）原線圈）原線圈( (初級線圈初級線圈) )（3 3）副線圈）副線圈( (次級線圈次級線圈) )2.2.示意圖示意圖原原線線圈圈副副線線圈圈鐵芯鐵芯 n1n2U1U2 1.1.構(gòu)造：構(gòu)造：3.3.電路圖中符號電路圖中符號有鐵芯有鐵芯n n1 1n n2 2n n1 1n n2 2無鐵芯無鐵芯問題：問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？ 變壓器原副線圈不相通

2、，那么原線圈接交變變壓器原副線圈不相通，那么原線圈接交變電壓電壓U U1 1后，副線圈電壓后，副線圈電壓U U2 2是怎樣產(chǎn)生的？是怎樣產(chǎn)生的？二、變壓器的工作原理二、變壓器的工作原理原線圈原線圈接交流電接交流電在鐵芯中產(chǎn)生在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量變化的磁通量副線圈產(chǎn)生副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢在鐵芯中產(chǎn)生在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量變化的磁通量副線圈副線圈有交流電有交流電原線圈產(chǎn)生原線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢工作原理：工作原理：互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象 變壓器利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)：變壓器利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)： 電能電能 磁場能磁場能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化思考：如果在原線圈接入恒定電壓思考：如果在原線圈接入恒定

3、電壓U U1 1，則副，則副線圈輸出電壓線圈輸出電壓U U2 2為多少？為什么？為多少？為什么？結(jié)論：變壓器只適用于結(jié)論：變壓器只適用于交變電流，交變電流，而不適而不適用于用于恒定電流。恒定電流。1.1.理想變壓器：理想變壓器：沒有能量損失的變壓器沒有能量損失的變壓器三、理想變壓器三、理想變壓器（1 1）理想變壓器）理想變壓器是理想化模型是理想化模型。（2 2）大型變壓器能量損失都很小，可看作理大型變壓器能量損失都很小，可看作理想變壓器（中學(xué)物理無特殊說明的變壓器想變壓器（中學(xué)物理無特殊說明的變壓器均均當(dāng)做當(dāng)做理想變壓器處理）理想變壓器處理）2.2.理想變壓器的規(guī)律理想變壓器的規(guī)律（1 1）原

4、、副線圈中通過的磁）原、副線圈中通過的磁通量始終相同通量始終相同( (無漏磁無漏磁),),因此因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：tnE11 tnE22 2121nnEE（2 2）若忽略兩線圈的內(nèi)阻則：）若忽略兩線圈的內(nèi)阻則：U1=E1 U2=E2 2121nnUUn2 n1 U2U1升壓升壓變壓器變壓器n2=n1 U2=U1等壓等壓變壓器變壓器n2n1 U2U1降壓降壓變壓器變壓器結(jié)論結(jié)論1 1：原副線圈兩端的電壓跟匝數(shù)成正比：原副線圈兩端的電壓跟匝數(shù)成正比：U1:U2=n1:n2結(jié)論結(jié)論2 2：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： P出出=

5、P入入注：注：輸出功率決定輸入功率輸出功率決定輸入功率結(jié)論結(jié)論3 3：理想變壓器原副線圈的電流跟它們：理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比的匝數(shù)成反比: :I1:I2=n1:n2注：此公式只適用于注：此公式只適用于一個副線圈一個副線圈的變壓器。的變壓器。例例1.1.如圖是一個理想變壓器的電路圖，若如圖是一個理想變壓器的電路圖，若A A、B B兩點(diǎn)接交流電壓兩點(diǎn)接交流電壓U U時，五個相同的燈泡均正常發(fā)時，五個相同的燈泡均正常發(fā)光，則原、副線圈的匝數(shù)比為光，則原、副線圈的匝數(shù)比為 （ ） A.5 A.5 1 1 B.1 B.1 5 5 C.4 C.4 1 1 D.1 D.1 4 4n1n2

6、UABI4IC及時訓(xùn)練及時訓(xùn)練四、幾種常用變壓器四、幾種常用變壓器1.1.自耦變壓器自耦變壓器U2U1ABPU1U2n1n2升壓變壓器升壓變壓器n1n2U1U2降壓變壓器降壓變壓器自耦變壓器的原副自耦變壓器的原副線圈線圈共用一個線圈共用一個線圈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 使用時把原線圈使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)匝數(shù)多于副線圈匝數(shù) 使用時把原線圈與使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)數(shù)少于副線圈匝數(shù)n1n2BAUab（1 1）1:41:4（2 2）1:161:16及時訓(xùn)練及時訓(xùn)練例

7、例2.2.如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為4: 14: 1，原線圈中的電阻，原線圈中的電阻A A與副線圈中的負(fù)載電與副線圈中的負(fù)載電阻阻B B阻值相等。當(dāng)阻值相等。當(dāng)a ba b端加一交流電壓端加一交流電壓U U時：時：（1 1）兩電阻兩端電壓之比為多少？）兩電阻兩端電壓之比為多少？ （2 2）兩電阻消耗的功率之比為多少？）兩電阻消耗的功率之比為多少？（3 3）B B電阻兩端電壓為多少？電阻兩端電壓為多少？AVR1R2S例例3.3.如圖所示：理想變壓器的原線圈接高電壓，變壓如圖所示：理想變壓器的原線圈接高電壓，變壓后接用電器，線路電阻不計(jì)。后接用電器，線

8、路電阻不計(jì)。S S原來閉合，且原來閉合，且R R1 1=R=R2 2，現(xiàn)將現(xiàn)將S S斷開，那么交流電壓表的示數(shù)斷開，那么交流電壓表的示數(shù)U U、交流電流表、交流電流表的示數(shù)的示數(shù)I I 和用電器上和用電器上R R1 1的功率的功率P P1 1將分別是將分別是 （ ）D D及時訓(xùn)練及時訓(xùn)練A.U A.U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大 B.U B.U 不變、不變、I I 減小、減小、P P1 1 增大增大 C C.U .U 減小、減小、I I 減小、減小、P P1 1 減小減小 D D.U .U 不變、不變、I I 減小、減小、P P1 1 不變不變例例4.4.如圖所示如圖所示, ,理想變壓器有兩個副線圈理想變壓器有兩個副線圈, ,原線圈原線圈1 1接接220 V220 V交流電源交流電源, ,副線圈副線圈2 2的匝數(shù)為的匝數(shù)為3030匝匝, ,兩端兩端接有接有“12V12V，12 W”12 W”的燈泡的燈泡L L，副線圈，副線圈3 3的輸出電的輸出電壓為壓為110V110V，兩端接有電阻，兩端接有電阻R.R.若若L L正常發(fā)光且通過正常發(fā)光且通過R R的電流為的電流為0.4A,0.4A,