變壓器課件用

1、復(fù)習(xí)提問1 1、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢條件是什么？產(chǎn)生感應(yīng)電動勢條件是什么？3 3、什么是互感現(xiàn)象？什么是互感現(xiàn)象？2 2、法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容？法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容？5.4 5.4 變壓器變壓器在輸電過程中，電壓必須進(jìn)行調(diào)整。在輸電過程中，電壓必須進(jìn)行調(diào)整。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壓額定工作電壓隨身聽隨身聽3V機床上的照明燈機床上的照明燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機充電器手機充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機顯像管黑白電視機顯像管12萬伏萬伏錄音機錄音機6V 9V 12V彩色電視機顯像管彩色電視機顯像管34萬伏萬伏 需改變電壓，以

2、適應(yīng)各種不同電壓的需要。需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。變壓器變壓器變壓器變壓器就是就是改變改變交流交流電壓電壓的設(shè)備的設(shè)備接觸調(diào)壓器接觸調(diào)壓器三相干式變壓器三相干式變壓器電源變壓器電源變壓器環(huán)形變壓器環(huán)形變壓器控制變壓器控制變壓器城鄉(xiāng)變壓器城鄉(xiāng)變壓器各式變壓器各式變壓器可拆式變壓器可拆式變壓器變電站的大型變壓器變電站的大型變壓器 1、示意圖示意圖(1)閉合鐵芯閉合鐵芯 (絕緣硅鋼片疊合而成絕緣硅鋼片疊合而成)(2)原線圈原線圈(初級線圈初級線圈) 其匝數(shù)用其匝數(shù)用n1表示表示 與交變電源相連與交變電源相連(3)副線圈副線圈(次級線圈次級線圈) 其匝數(shù)用其匝數(shù)用n2表示表示 與負(fù)載相連與

3、負(fù)載相連(4)輸入電壓輸入電壓U1 輸出電壓輸出電壓U2鐵芯鐵芯U1U2 n1n22、符號、符號問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？問題：變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？ (2)若給原線圈若給原線圈接交變電壓接交變電壓U1后，副線圈是否后，副線圈是否產(chǎn)生電壓產(chǎn)生電壓U2？n1n2n1n2無鐵芯無鐵芯有鐵芯有鐵芯鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣（1) 1)若給原線圈接直流電壓若給原線圈接直流電壓U U1 1, ,副線圈電壓副線圈電壓U U2 2? ?變壓器原副線圈不相通，那么變壓器原副線圈不相通，那么1.把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉

4、合鐵芯上，一個線圈一個線圈連到交流電源連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小燈泡的兩端，另一個線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說出你的道理。上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說出你的道理。2.若把左側(cè)線圈連接到學(xué)生電源的直流電源兩端，若把左側(cè)線圈連接到學(xué)生電源的直流電源兩端，燈泡還會亮嗎？燈泡還會亮嗎？原線圈原線圈 接接交流電交流電在鐵芯中在鐵芯中產(chǎn)生變化產(chǎn)生變化的磁通量的磁通量副線圈副線圈產(chǎn)生感產(chǎn)生感應(yīng)電動勢應(yīng)電動勢 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了： 電能電能 磁場能磁場能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(U1、I1) (變化的磁場變化的磁場) ( U2、I2)變壓器

5、的工作原理變壓器的工作原理猜測：交流電壓猜測：交流電壓U1 、原線圈匝數(shù)、副線圈匝數(shù)、原線圈匝數(shù)、副線圈匝數(shù)實驗實驗：探究變壓器線圈兩端的探究變壓器線圈兩端的電壓關(guān)系電壓關(guān)系 方法：控制變量法方法：控制變量法實驗：探究原副線圈兩端電壓的關(guān)系實驗：探究原副線圈兩端電壓的關(guān)系V1V2實驗步驟：實驗步驟：1 把可拆式變壓器的一個線圈作為把可拆式變壓器的一個線圈作為原線圈，連接到學(xué)生電源的交流輸出端，另一原線圈，連接到學(xué)生電源的交流輸出端，另一個線圈作為副線圈，可不接負(fù)載。個線圈作為副線圈，可不接負(fù)載。2 閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測量兩個線圈兩端的

6、電壓，測量完畢斷開學(xué)別測量兩個線圈兩端的電壓，測量完畢斷開學(xué)生電源的開關(guān)。生電源的開關(guān)。3 改變學(xué)生電源的電壓設(shè)置，重復(fù)以上實驗。改變學(xué)生電源的電壓設(shè)置，重復(fù)以上實驗。4 改變原、副線圈的匝數(shù)，重復(fù)以上實驗。改變原、副線圈的匝數(shù)，重復(fù)以上實驗。原線圈匝數(shù)原線圈匝數(shù)N1（匝）（匝）100200400800副線圈匝數(shù)副線圈匝數(shù)N2（匝）（匝）800400200100原線圈兩端的原線圈兩端的電壓電壓U1（V）原線圈兩端的原線圈兩端的電壓電壓U2（V）N1/N2U1/U20.967.94.99.87.93.815.81.941/8(0.125)1/2280.1221/22.088.14實驗數(shù)據(jù)表實驗數(shù)

7、據(jù)表實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)原副線圈的實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)原副線圈的 電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)之比電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)之比2121nnUU 閉合鐵芯實現(xiàn)了電能閉合鐵芯實現(xiàn)了電能-磁場能磁場能-電能的轉(zhuǎn)電能的轉(zhuǎn)換，由于原副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通換，由于原副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通量絕大部分通過鐵芯，使能量在轉(zhuǎn)換過程中量絕大部分通過鐵芯，使能量在轉(zhuǎn)換過程中損失很小，為了便于研究，物理學(xué)中引入了損失很小，為了便于研究，物理學(xué)中引入了一種理想化模型一種理想化模型-理想變壓器理想變壓器。無磁損無磁損無銅損無銅損無鐵損無鐵損理想變壓器的特點：沒有能量損失的變壓器沒有能量損失的

8、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)到備中的巨大變壓器，在滿負(fù)荷工作時效率可以達(dá)到97%97%99%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（理想變壓器）是沒有問題的。變壓器）是沒有問題的。 理想變壓器也是一個理想變壓器也是一個理想化模型理想化模型。問題：請應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)問題：請應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)理想變壓器中原副定律，推導(dǎo)理想變壓器中原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。理論推導(dǎo)理論推導(dǎo) 原、副線圈中通過的磁通量始原、副線圈中

9、通過的磁通量始終相同終相同(無漏磁無漏磁),因此產(chǎn)生的感應(yīng)因此產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：電動勢分別是：若不考慮原副線圈的內(nèi)若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有阻有: U1=E1 U2=E2 2121nnUU tnE11 tnE22 I1U2U1n1n2I2R2121nnEE U1U2 n1n2原原. .副線圈兩端電壓之比等這副線圈兩端電壓之比等這兩個線圈的匝數(shù)比。兩個線圈的匝數(shù)比。與實驗與實驗結(jié)論相同結(jié)論相同 (1)(1)若若 N N1 1NN2 2 則則 U U1 1UU2 2 為降壓變壓器為降壓變壓器(2) (2) 若若 N N1 1NN2 2 則則 U U1 1UU2 2 為升壓變壓器為升壓變壓器 如

10、如: :U U1 1U U2 2N N1 1N N2 2如如: :N N2 2U U1 1N N1 1U U2 2思考題思考題: : 如何設(shè)計降壓和升壓變壓如何設(shè)計降壓和升壓變壓器器? ?理想變壓器輸入功率等于輸出功率理想變壓器輸入功率等于輸出功率即即: : 121221nnUUII 理想變壓器原副線圈的理想變壓器原副線圈的電流電流 跟它們的跟它們的匝數(shù)匝數(shù)成成反比反比對于多個副線圈的對于多個副線圈的情況，下節(jié)課再討論！情況，下節(jié)課再討論！1.1.理想變壓器的原線圈和副線圈數(shù)之比為理想變壓器的原線圈和副線圈數(shù)之比為2 2：1 1，如果將原線圈接在如果將原線圈接在6V6V的電池組上，穩(wěn)定后副線圈

11、的電池組上，穩(wěn)定后副線圈電壓是電壓是( ) ( ) A.12V B.3V A.12V B.3V C.0V D.C.0V D.無法判斷無法判斷C C2.2.一個正常工作的理想變壓器原副線圈中，一個正常工作的理想變壓器原副線圈中，一定相等的物理量有一定相等的物理量有( )( )A.A.交流電的頻率交流電的頻率 B.B.電流的有效值電流的有效值C.C.電功率電功率 D.D.磁通量的變化率磁通量的變化率ACDACDU1U2=n1n222036=1100n2n2=180180180U2P2I2=n2n1I1I2n2 P2=n1 U2=3A解：解：所以：所以：3.3.一理想變壓器，原線圈匝數(shù)一理想變壓器，

12、原線圈匝數(shù)n n1 1=1100=1100，接在電壓，接在電壓220V220V的的交流電源上，當(dāng)它對交流電源上，當(dāng)它對1111只并聯(lián)的只并聯(lián)的“36V36V，60W”60W”的燈泡供電的燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光。由此可知副線圈的匝數(shù)時，燈泡正常發(fā)光。由此可知副線圈的匝數(shù)n n2 2=_=_，通，通過原線圈的電流過原線圈的電流 I I1 1 =_ =_。3A3A4.4.如圖，一臺理想變壓器，原線圈如圖，一臺理想變壓器，原線圈22002200匝，副線圈匝，副線圈440440匝，匝，并接一個并接一個100100的負(fù)載電阻若把原線圈接在的負(fù)載電阻若把原線圈接在220V220V交流電源上，交流電源上，則

13、電壓表示數(shù)為則電壓表示數(shù)為_V,_V,電流表示數(shù)為電流表示數(shù)為_A_A44440.440.44若上面接的是若上面接的是44V44V直流電源呢？直流電源呢？電壓表示數(shù)電壓表示數(shù)_V,_V,電流表示數(shù)電流表示數(shù) _A_A0 00 0A AV V5.5.如圖為理想變壓器，它的初級線圈接在交流電源上，次如圖為理想變壓器，它的初級線圈接在交流電源上，次級線圈接在一個標(biāo)有級線圈接在一個標(biāo)有“12V 100W”12V 100W”的燈泡上已知變壓器的燈泡上已知變壓器初、次級線圈匝數(shù)之比為初、次級線圈匝數(shù)之比為181181，那么燈泡正常工作時，圖，那么燈泡正常工作時，圖中的電壓表讀數(shù)為中的電壓表讀數(shù)為_V_V，

14、電流表讀數(shù)為，電流表讀數(shù)為_A_A解答：解答：由公式由公式U U1 1/U/U2 2n n1 1/n/n2 2，得得U U1 1U U2 2n n1 1/n/n2 2216V216V；因理想變壓器因理想變壓器P P入入P P出出所以所以即電壓表、電流表讀數(shù)分別即電壓表、電流表讀數(shù)分別為為216V216V、0.46A0.46A2162160.460.462211112n PIP / U0.46An U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)載電阻與副線圈中的負(fù)載電阻B B阻阻值相等。值相等。a ba

15、 b端加一交流電壓端加一交流電壓U U后，后，（1 1）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？ （2 2）兩電阻兩端電壓之比為多少？）兩電阻兩端電壓之比為多少？（3 3）B B電阻兩端電壓為多少？電阻兩端電壓為多少？n1n2BAUab（1 1）1:161:16（2 2）1:41:4 （3 3） UB= 174U隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)AVR1R2SA A. U . U 增大、增大、I I 增大、增大、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B B.

16、U . U 不變、不變、I I 減小、減小、P P1 1 增大增大如圖所示：理想變壓器的原線圈接高電壓，變?nèi)鐖D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。壓后接用電器，線路電阻不計。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、交流電流表的示數(shù)交流電流表的示數(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將分將分別是別是（ ） D D隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)一、變壓器一、變壓器 1 .1 .構(gòu)造構(gòu)造 2 2示意圖示意圖 3 3符號符號二、變壓器的工作原理：二、變壓器的工作原理：

17、1 1、互感互感現(xiàn)象：變壓器只能改變現(xiàn)象：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)化：電能磁場能磁場能電能電能 3 3、理想變壓器：理想變壓器：三、理想變壓器的三、理想變壓器的變壓變壓、變流變流規(guī)律：規(guī)律：5.4變壓器變壓器 小結(jié)小結(jié)2121nnUU 1221nnIIP入入P出出思考：交流電壓表有一定的量度范圍，它思考：交流電壓表有一定的量度范圍，它的絕緣能力也有限，不能直接測量過高的的絕緣能力也有限，不能直接測量過高的電壓。如何測量高壓線上的交流電壓？電壓。如何測量高壓線上的交流電壓？第二課時第二課時四、幾種常用變壓器四、幾種常用變壓器1. 1.自耦

18、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問題：有沒有只問題：有沒有只用一組線圈來實用一組線圈來實現(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圈共用一原副線圈共用一個線圈個線圈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 使用時把原線圈與使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)數(shù)多于副線圈匝數(shù) 使用時把原線圈使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)鉗式電流儀鉗式電流儀圖（圖（a）A鐵鐵芯芯圖（圖（b）C C練習(xí)練習(xí)1 1

19、、鉗形電流表鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a a）所示。圖）所示。圖（a a）中電流表的讀數(shù)為）中電流表的讀數(shù)為1.2A 1.2A 。圖（。圖（b b）中用同一電纜線）中用同一電纜線繞了繞了3 3匝，則匝，則 ( ) ( )A.A.這種電流表能測直流電流，圖（這種電流表能測直流電流，圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為2.4 A2.4 AB.B.這種電流表能測交流電流，圖（這種電流表能測交流電流，圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為0.4 A0.4 AC.C.這種電流表能測交流電流，圖（這種電流表能測交流電流，圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為3.6 A3.6 AD.D.這種電流表既能測直流電

20、流，又能測交流電流，圖這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖 （b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為3.6 A3.6 A 練習(xí)練習(xí)2 2、為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路前、為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路前端一般都安裝漏電保護(hù)開關(guān)，如圖所示是保護(hù)開關(guān)的電端一般都安裝漏電保護(hù)開關(guān)，如圖所示是保護(hù)開關(guān)的電路原理簡圖路原理簡圖 問：問：（1 1）電路正常工作時，）電路正常工作時，b b線圈是沒有電流的，原因是線圈是沒有電流的，原因是什么？什么？（2 2）如果站在地上的人不小心接觸火線時，）如果站在地上的人不小心接觸火線時，b b線圈為線圈為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流？什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流？答案答案 （1

21、 1）電流互感器）電流互感器a a側(cè)兩線圈完全相同，側(cè)兩線圈完全相同，流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的磁場相互抵消，產(chǎn)生的磁場相互抵消，b b側(cè)線圈磁通量總為零側(cè)線圈磁通量總為零而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流（2 2）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流）火線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 a側(cè)兩線圈電流大小不等，產(chǎn)生側(cè)兩線圈電流大小不等，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 b側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線

22、圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流流五、有多個副線圈的理想變壓器的問題五、有多個副線圈的理想變壓器的問題 一個原線圈多個副線圈的理想變壓器，原一個原線圈多個副線圈的理想變壓器，原線圈匝數(shù)為線圈匝數(shù)為n n1 1，兩個副線圈的匝數(shù)分別為，兩個副線圈的匝數(shù)分別為n n2 2和和n n3 3，相應(yīng)的電壓分別為相應(yīng)的電壓分別為U U1 1、U U2 2和和U U3 3，相應(yīng)的電流分，相應(yīng)的電流分別為別為I I1 1、I I2 2和和I I3 3，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：12由（ ）（ ）式得：tnUnUnU332211332211nUnUnUPP入出根據(jù)得112233I UI UI U -4

23、（ ）134將（ ）（ ）式代入（ ）式得3112223222I UnnI UI Unn1 12233I nI nI n例例1 1、一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)、一臺理想變壓器原線圈匝數(shù)n n1 111001100匝，匝，兩個副線圈的匝數(shù)分別是兩個副線圈的匝數(shù)分別是n n2 26060匝，匝，n n3 3600600匝。若通過兩個副線圈中的電流分別為匝。若通過兩個副線圈中的電流分別為I I2 21 1 A A，I I3 34 A4 A，求原線圈中的電流。，求原線圈中的電流。2.24 A2.24 A練習(xí)練習(xí)1 1、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U U1 1=2

24、20 V=220 V，有兩組副線圈，其中，有兩組副線圈，其中n n2 2=36=36匝，標(biāo)匝，標(biāo)有有“6 V6 V，9 W”9 W”、“12 V12 V，12 W”12 W”的燈泡分別的燈泡分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光，求：接在兩副線圈上均正常發(fā)光，求：（1 1）原線圈的匝數(shù)為）原線圈的匝數(shù)為n n1 1和另一副線圈的匝數(shù)和另一副線圈的匝數(shù)n n3 3. .（2 2）原線圈的電流）原線圈的電流I I1 1。n3n2n1（1 1）n n1 1 13201320匝匝 n n3 3= 72= 72匝匝（2 2）I I1 1=0.095 A=0.095 A練習(xí)練習(xí)2 2、在繞制變壓器時，某學(xué)生誤將兩個線圈繞在、在繞制變壓器時，某學(xué)生誤將兩個線圈繞在如圖所示變壓器左右兩臂上，當(dāng)通以交變電流時，每如圖所示變壓器左右兩臂上，當(dāng)通以交變電流時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都只有一半通過另一個線圈，另個線圈產(chǎn)