1、 第五章交變電流東廈中學(xué)高二物理5.4 變壓器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3V3V機(jī)床上的照明燈機(jī)床上的照明燈36V36V掃描儀掃描儀12V12V防身器防身器3000V3000V手機(jī)充電手機(jī)充電器器4.2V 4.4V 5.3V4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機(jī)顯像管黑白電視機(jī)顯像管 幾萬伏幾萬伏錄音機(jī)錄音機(jī)6V 9V 12V6V 9V 12V彩色電視機(jī)顯像管彩色電視機(jī)顯像管 十幾萬伏十幾萬伏 但我們國家民用統(tǒng)一供電均為但我們國家民用統(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

2、器設(shè)備正常工作的的電器設(shè)備正常工作的呢？呢？ 幾種常見的變壓器一、變壓器的構(gòu)造一、變壓器的構(gòu)造1.1.示意圖示意圖 U1U2 n1n2原原線線圈圈副副線線圈圈鐵鐵芯芯2.2.構(gòu)造：構(gòu)造：（1 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 2）原線圈（初級線圈）：）原線圈（初級線圈）： 用絕緣導(dǎo)線繞制，用絕緣導(dǎo)線繞制， 其匝數(shù)用其匝數(shù)用n n1 1表示表示（3 3）副線圈（次級線圈）：）副線圈（次級線圈）： 用絕緣導(dǎo)線繞制，用絕緣導(dǎo)線繞制， 其匝數(shù)用其匝數(shù)用n n2 2表示表示（4 4）原線圈原線圈輸入電壓：輸入電壓：U U1 1; ; 副線圈副線圈輸出電壓：輸出電壓

3、：U U2 2. .3.3.電路圖中符號(hào)電路圖中符號(hào)n1n2問題：問題：變壓器副線圈和原線圈電路變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？是否相通？ 變壓器原副線圈不相通，那么在變壓器原副線圈不相通，那么在給原線圈給原線圈接交變電壓接交變電壓U U1 1后，副線圈后，副線圈電壓電壓U U2 2是怎樣產(chǎn)生的？是怎樣產(chǎn)生的？鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣 U1U2 n1n2原原線線圈圈副副線線圈圈鐵鐵芯芯二、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)象電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)（互感）（互感）在原副線圈中由于有交變電流在原副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)的現(xiàn)象而發(fā)生的互相感應(yīng)的現(xiàn)象互感現(xiàn)象：

4、互感現(xiàn)象： U1U2 n1n2過程分析過程分析原線圈：變化電壓原線圈：變化電壓原線圈：變化電流原線圈：變化電流鐵芯：變化磁場鐵芯：變化磁場副線圈橫截面：變化磁通量副線圈橫截面：變化磁通量副線圈：感應(yīng)電壓副線圈：感應(yīng)電壓副線圈：感應(yīng)電流副線圈：感應(yīng)電流 U1U2 n1n2原原線線圈圈副副線線圈圈鐵鐵芯芯由于磁路閉合，兩個(gè)線由于磁路閉合，兩個(gè)線圈橫截面中穿過的磁通圈橫截面中穿過的磁通量及磁通量的變化和變量及磁通量的變化和變化率都幾乎相同化率都幾乎相同 U1U2 n1n2原原線線圈圈副副線線圈圈鐵鐵芯芯 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能電能（U U1

5、1、I I1 1）到）到磁場能磁場能（變化的磁場）再到（變化的磁場）再到電能電能（ U U2 2、I I2 2）轉(zhuǎn)化。）轉(zhuǎn)化。理想理想變壓器變壓器 如果在能量轉(zhuǎn)化的過程中能量損失很小，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，以及各種電磁能夠略去原、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。壓器。這是物理學(xué)中又一種理想化模型。要求：無銅損、鐵損、磁損要求：無銅損、鐵損、磁損三、三、理想理想變壓器的變壓規(guī)律變壓器的變壓規(guī)律I1I2n1n2U1U2原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢原、副線

6、圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢分別是：分別是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t t若若不考慮原副線圈的內(nèi)阻不考慮原副線圈的內(nèi)阻有：有： U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnUU2121nnEE由于由于鐵芯閉合鐵芯閉合：磁通量變化率相同：磁通量變化率相同所以：所以：結(jié)論：結(jié)論：理想理想變壓器原副線圈的端電壓之比等變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比n n2 2 n n1 1 U U2 2 U 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

7、變壓器2121nnUU四、四、理想理想變壓器的變流規(guī)律變壓器的變流規(guī)律1.1.兩線圈間的能量關(guān)系兩線圈間的能量關(guān)系由于線圈無電阻，所以變壓器無熱耗由于線圈無電阻，所以變壓器無熱耗又由于鐵芯不漏磁，所以變壓器無磁耗又由于鐵芯不漏磁，所以變壓器無磁耗鐵芯中渦流極小，能耗不計(jì)。鐵芯中渦流極小，能耗不計(jì)。整個(gè)裝置無化學(xué)變化整個(gè)裝置無化學(xué)變化-理想變壓器僅起到傳遞能量的作用理想變壓器僅起到傳遞能量的作用W原原=W次次或或W1=W2P原原=P次次或或P1=P22.2.理想理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率即即: : U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P P出出=

8、= P P入入121221nnUUII結(jié)論：理想變壓器原副線圈的結(jié)論：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)成成反比反比此公式只適用于此公式只適用于一個(gè)副線圈一個(gè)副線圈的變壓器的變壓器變壓器工作時(shí)，高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，變壓器工作時(shí)，高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過的可用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。電流大，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。 這也是判定這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法。高壓線圈和低壓線圈的一種方法。結(jié)論：理想變壓器原副線圈的結(jié)論：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

9、反比反比1221nnII結(jié)論：結(jié)論：理想理想變壓器原副線圈的端電壓之比等變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比2121nnUU結(jié)論：結(jié)論：理想理想變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率變壓器輸出功率應(yīng)等于輸入功率P出出= P入入總結(jié)總結(jié)原線圈電壓由發(fā)電機(jī)決定，匝數(shù)比決定原線圈電壓由發(fā)電機(jī)決定，匝數(shù)比決定副線圈的電壓副線圈的電壓功率由用電器（副線圈功率由用電器（副線圈P P出出）決定，發(fā)電廠）決定，發(fā)電廠的功率（原線圈的功率（原線圈P P入入）受制于用戶（副線圈）受制于用戶（副線圈）用戶（副線圈）電流大了，原線圈電流也用戶（副線圈）電流大了，原線圈電流也大了大了1221n

10、nII2121nnUUP出出= P入入拓展：有多個(gè)副線圈的拓展：有多個(gè)副線圈的理想理想變壓器的問題變壓器的問題 一個(gè)原線圈多個(gè)副線圈的理想變壓器，原一個(gè)原線圈多個(gè)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(gè)副線圈的匝數(shù)分別為，兩個(gè)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)的電流分別，相應(yīng)的電流分別為為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： 11221UnUn 11332UnUn12由（ ）（ ）式得：2233U(3)UnnPP入出根據(jù)得112233I UI UI U -4（ ）134將（ ）（ ）式代入（ ）式得3112223222I UnnI UI Unn1 12233I nI nI n五、幾種常用變壓器五、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