1、5.4變壓器,變壓器,照明燈電壓-220伏 機(jī)床上照明燈-36伏 半導(dǎo)體收音機(jī)電源電壓不超過10伏 大型發(fā)電機(jī)交流電壓-幾萬伏 遠(yuǎn)距離輸電-幾十萬伏 電視機(jī)顯像管卻需要10000V以上電壓 交流便于改變電壓，以適應(yīng)各種不同的需要,變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備,幾種常見的變壓器,一、變壓器的構(gòu)造,1.示意圖,原線圈,副線圈,鐵芯,2.構(gòu)造：,（1）閉合鐵芯 （絕緣硅鋼片疊合而成）,（2）原線圈（初級(jí)線圈）：其匝數(shù)用n1表示,（3）副線圈（次級(jí)線圈）：其匝數(shù)用n2表示,（4）輸入電壓：U1; 輸出電壓：U2.,3.電路圖中符號(hào),問題：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，那么在

2、給原線圈接交變電壓U1后，副線圈電壓U2是怎樣產(chǎn)生的？,鐵芯與線圈互相絕緣,二、變壓器的工作原理,-互感現(xiàn)象,變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能（U1、I1）到磁場(chǎng)能（變化的磁場(chǎng)）再到電能（ U2、I2）轉(zhuǎn)化。,原線圈,副線圈,鐵芯,互感現(xiàn)象：在原副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象。,若給原線圈接直流電壓U,副線圈電壓U2= ？,閉合鐵芯實(shí)現(xiàn)了電能-磁場(chǎng)能-電能的轉(zhuǎn)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-理想變壓器。,下面我們定量分析理想變壓器的變壓規(guī)律。,無磁損,無銅損,無鐵損,理想變壓

3、器,研究原副線圈兩端電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn),三、理想變壓器的變壓規(guī)律,原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別是：,E1=n1/ t,E2=n2/ t,E1/n1= E2/n2,原線圈回路有：,U1 E1=I1r1 0,則U1=E1,副線圈回路有：,E2=U2 +I2r2 U2,則U2=E2,若不考慮原副線圈的內(nèi)阻，則U1=E1；U2=E2 則：U1/U2= n1/n2,理想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,n2 n1 U2U1 -升壓變壓器,n2 n1 U2 U1 -降壓變壓器,U1/U2= n1/n2,四、理想變壓器的變流規(guī)律,問題：原副線圈的電流可能滿足何規(guī)律？,1.理想變壓器輸出功率

4、應(yīng)等于輸入功率,即:,U1I1=U2I2,I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1,P入= P出,2.理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比,I 1/ I 2= n2 / n1,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)少而通過的電流大，應(yīng)當(dāng)用較粗的導(dǎo)線繞制。 這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法。,此公式只適用于一個(gè)副線圈的變壓器,U1,輸入輸出電壓、電流、功率大小之間的因果關(guān)系,1.輸入功率P1由輸出功率P2決定；,P1P2,2.U1由電源決定；,3.U2由U1和匝數(shù)比決定；,U2n2/n1U1,4.I2由U2和負(fù)載決定；,I2U2R,5

5、.I1由I2和匝數(shù)比決定；,I1n2/n1I2,【例1】理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1:n24：1，當(dāng)導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，圖中電流表A1的示數(shù)12mA，則電流表A2的示數(shù)為（ ） A3mA B0 C48mA D與負(fù)載R的值有關(guān),解析：變壓器只能工作于交流電路，不能工作在恒定電流和恒定電壓的電路，導(dǎo)體棒向左勻速切割磁感線時(shí)，在線圈n1中通過的是恒定電流，不能引起穿過線圈n2的磁通量變化，在副線圈n2上無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)，所以A2中無電流通過。,【例2】一理想變壓器，其原線圈2200匝，副線圈440匝，并接一個(gè)100的負(fù)載電阻，如圖所示。 （1）當(dāng)原線圈接在44V直流

6、電源電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為_V,電流表示數(shù)為_A. （2）當(dāng)原線圈接在220V交變電源上時(shí)，電壓表示數(shù)為_V，電流表示數(shù)為_A,此時(shí)輸入功率為_W.,0,0,44,0.44,19.36,n2=180,180,=3A,解：,所以：,3 A,練習(xí)1.一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1=1100，接在電壓220V的交流電源上，當(dāng)它對(duì)11只并聯(lián)的“36V，60w”的燈泡供電時(shí)，燈泡正常發(fā)光。由此可知副線圈的匝數(shù)n2=_，通過原線圈的電流 I1 =_。,練習(xí)2、如圖所示，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1：n2=3：1，有四只相同的燈泡連入電路中，若燈泡L2、L3、L4均能正常發(fā)光，則燈泡L1（ ） A、也

7、能正常發(fā)光 B、較另三個(gè)燈暗些 C、將會(huì)燒壞 D、不能確定,L3,L4,L1,U1,L2,五、幾種常用變壓器,1.自耦變壓器,升壓變壓器,降壓變壓器,問題：有沒有只用一組線圈來實(shí)現(xiàn)變壓的變壓器？,自耦變壓器的原副線圈共用一個(gè)線圈,2.互感器,電流互感器,電壓互感器,使用時(shí)把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù),使用時(shí)把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù),例3.鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a）所示。圖（a）中電流表的讀數(shù)為1.2A 圖（b）中用同一電纜線繞了3匝，則 ( ) A.這種電流表能測(cè)直流的讀數(shù)為2.4A B.這種電流表能測(cè)交流電流， 圖（b）的讀數(shù)為0.4A C.這種電流

8、表能測(cè)交流電流， 圖（b )的讀數(shù)為3.6A D.這種電流表既能測(cè)直流 電流，又能測(cè)交流電流， 圖 （b）的讀數(shù)為3.6A,C,例4.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)的電路原理簡(jiǎn)圖,問：（1）電路正常工作時(shí)，b線圈是沒有電流的，原因是什么？ （2）如果站在地上的人不小心接觸火線時(shí)，b線圈為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？,答案 （1）電流互感器a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，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，b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,（2）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流回發(fā)電廠，a側(cè)兩線圈電流大小不等，產(chǎn)生“剩余

9、電流”在鐵芯中產(chǎn)生變化的“剩余磁通”，b側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,練習(xí)3.（1999全國卷）如圖是4種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路的示意圖，它們所用的燈泡相同，且都是“220V 40W”，當(dāng)燈泡消耗的功率都調(diào)至20W時(shí)，哪種臺(tái)燈消耗的功率最小？,答案 C,解析 理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，在變壓器上是沒有功率損失的，所以含有變壓器的臺(tái)燈消耗功率就等于燈泡消耗的功率而其余三種電路中有另外的變阻器，除燈泡消耗功率外，在變阻器上有額外的功率損失,六、解決有多個(gè)副線圈的理想變壓器的問題,一個(gè)原線圈多個(gè)副線圈的理想變壓器，原線圈匝數(shù)為n1，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別為n2和n3，相應(yīng)的電壓分別

10、為U1、U2和U3，相應(yīng)的電流分別為I1、I2和I3，根據(jù)變壓器的工作原理可得：,【例5】一臺(tái)理想變壓器原線圈匝數(shù)n11100匝，兩個(gè)副線圈的匝數(shù)分別是n260匝，n3600匝。若通過兩個(gè)副線圈中的電流分別為I21A，I34A，求原線圈中的電流。,解析：對(duì)于理想變壓器，輸入功率與輸出功率相等，則有I1n1I2n2I3n3,I1（I2n2I3n3）n1（1604600）11002.24A,例6、如圖所示：理想變壓器的交流輸入電壓U1=220V，有兩組副線圈，其中n2=36匝，標(biāo)有“6V，9W”、“12V，12W”的燈泡分別接在兩副線圈上均正常發(fā)光，求： （1）原線圈的匝數(shù)為n1和另一副線圈的匝數(shù)n3. （2）原線圈的電流I1。,解：（1）由于兩燈均正常發(fā)光， 所以有：U2=6V，U3=12V 根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，有：U1/U2=n1/n2 n1= U1n2/U2=1320匝。 U3/U2=n3/n2，n3= U3n2/U2=72匝。 （2）根據(jù)能量守恒，有P入=P出。即I1U1=P2+P3，則I1=（P2+P3）/U1=0