《变压器》PPT课件

变压器1、了解变压器的构造及工作原理2、知道理想变压器的电压、电流与匝数的关系3、能依据理想变压器的工作规律解决实际问题学习目标1产生感应电动势的条件是什么?回路磁通量发生变化复习回顾用电器额定工作电压用电器额定工作电压随身听3V机床上的照明灯36V扫描仪12V防身器3000V手机充电器4.2V4.4V5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V9V12V彩色电视机显像管十几万伏但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？几种常见的变压器一、变压器的构造1.示意图U1U2∽n1n2∽原线圈副线圈铁芯2.构造：（1）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）（2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示（3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示（4）输入电压：U1;输出电压：U2.3.电路图中符号n1n2问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？铁芯与线圈互相绝缘U1U2∽n1n2∽二、变压器的工作原理------互感现象变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（U2、I2）转化。原线圈副线圈铁芯∽U1U2n1n2∽互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。若给原线圈接直流电压U，副线圈电压U2？闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型------理想变压器。下面我们定量分析理想变压器的变压规律。无磁损无铜损无铁损理想变压器实验结论：原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。次数12345U1U2V1V2研究原副线圈两端电压关系的实验三、理想变压器的变压规律I1I2n1n2U1U2原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E1=n1/tE2=n2/tE1/n1=E2/n2原线圈回路有：U1−E1=I1r1≈0则U1=E1副线圈回路有：E2=U2+I2r2≈U2则U2=E2若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2则：U1/U2=n1/n2理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比n2n1U2U1-----升压变压器n2n1U2U1-----降压变压器U1/U2=n1/n2四、理想变压器的变流规律问题：原副线圈的电流可能满足何规律？1.理想变压器输出功率应等于输入功率即:U1I1=U2I2I1/I2=U2/U1=n2/n1P出=P入2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比I1/I2=n2/n1变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。此公式只适用于一个副线圈的变压器U1I1I2n1n2U2R输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系1.输入功率P1由输出功率P2决定:P1＝P22.U1由电源决定；3.U2由U1和匝数比决定；U2＝n2/n1·U14.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R5.I1由I2和匝数比决定；I1＝n2/n1·I2【例1】理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数12mA，则电流表A2的示数为————（）A．3mAB．0C．48mAD．与负载R的值有关解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过。图（a）A铁芯图（b）C例题2、钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图（a）中电流表的读数为1.2A。图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）的读数为3.6A五、几种常用变压器1.自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器问题：有没有只用一组线圈来实现变压的变压器？自耦变压器的原副线圈共用一个线圈2.互感器A电流互感器电压互感器V使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈匝数使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈匝数六、解决有多个副线圈的理想变压器的问题一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：11221UnUn11332UnUn12由（）（）式得：2233U(3)Unn＝PP入出根据＝得112233IUIUIU--------4＝＋（）134将（）（）式代入（）式得3112223222IUnnIUIUnn112233InInIn例3、如图所示：理想变压器的交流输入电压U1=220V，有两组副线圈，其中n2=36匝，标有“6V，9W”、“12V，12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光，求：（1）原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.（2）原线圈的电流I1。n3n2n1解：（1）由于两灯均正常发光，所以有：U2=6V，U3=12V根据原、副线圈电压与匝数的关系，有：U1/U2=n1/n2n1=U1n2/U2=1320匝。U3/U2=n3/n2，n3=U3n2/U2=72匝。（2）根据能量守恒，有P入=P出。即I1U1=P2+P3，则I1=（P2+P3）/U1=0.095A〖练习1〗如图所示，理想变压器的原线圈接上220V交流电压，副线圈有A、B两组，A组接4Ω的电阻，B组接规格为“10V24W”的灯泡。已知A组的线圈匝数为30匝，两端电压为6V，灯泡正常发光，求原线圈的匝数和电流。12122203011006UnnU匝2222U6P9WR4＝＝＝223311IUIU924I0.15AU220＋＋＝＝＝小结：1.变压器的结构和工作原理2.理想变压器的理想化模型及功率传输规律3.理想变压器的变压和变流规律