5.4 变压器

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1~2万伏录音机6V9V12V彩色电视机显像管3~4万伏在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？生活中需要各种电压需改变电压，以适应各种不同电压的需要。变压器就是改变交流电压的设备在输电过程中，电压必须进行调整。城乡变压器各式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器观察变压器结构思考与讨论把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。2.示意图一、变压器的构造铁芯原线圈副线圈3.电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘n1n21.构造：（1）闭合铁芯（2）原线圈(初级线圈)（3）副线圈(次级线圈)变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0～～——互感现象•故变压器只有工作在交流电路中。（原线圈接的电流、电压要变，才会有互感现象，变压器才可以起到变压作用。）•因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以原副线圈中的磁通量，磁通量的变化量、磁通量的变化率都相同。无漏磁无铜损无铁损理想变压器的特点：理想变压器模型——没有能量损失的变压器实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%～99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。理想变压器也是一个理想化模型。请根据互感原理推导变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。理论推导～～I1I2n1n2U1U2根据法拉第电磁感应定律得：原、副线圈中产生的感应电动势分别是：E1=n1/tE2=n2/t若不考虑原副线圈的内阻有U1=E1U2=E22121nnUU2121nnEE1、n2n1U2U1——升压变压器2、n2n1U2U1——降压变压器注：此公式无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。2121nnUU理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比理想变压器输入功率等于输出功率即:U1I1=U2I2P入=P出121221nnUUII四、理想变压器的变流规律理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器一、功率关系1、理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率；即P入=P出2、当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零；3、对有多个副线圈输出时，输入功率等于副线圈上输出功率之和．P=P1+P2……原、副线圈制约关系与各物理量间的关系二、频率关系变压器不能改变交变电流的频率．在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈中激发出同频率的交流电．三、变压器工作时的制约关系1．电压制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝n2U1/n1.2．电流制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.3．负载制约(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…；(2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2/U2；(3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率，P1＝P2；即变压器的输入功率是由输出功率决定的例1一理想变压器原线圈的匝数n1=1100匝，副线圈的匝数n2=220匝，交流电源的电压u＝220sin(100πt)V，电阻R=44Ω，电压表、电流表均为理想电表。电流频率？电表示数？22如图所示，理想变压器的原线圈接u=11000sin100πt（V）的交变电压，副线圈通过电阻r=6Ω的导线对“220V/880W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知（）A原、副线圈的匝数比为50：1B交变电流的频率为100赫兹C副线圈中电流的有效值是4AD变压器输入功率为880w24．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.特别提醒：理想变压器的副线圈可看做给用户供电的无阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法．如图所示，当把理想变压器副圈回路中的开关S闭合时，则（）A．交流电压表示数将变大B．交流电压表示数将变小C．交流电流表示数将变大D．交流电流表示数将变小C如图所示，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2输电线的等效电阻为R．开始时，开关S断开，当S接通时，以下说法正确的是（）A．副线圈两端的输出电压减小B．通过灯泡L1的电流减小C．原线圈中的电流减小D．变压器的输入功率不变B如图所示，与定值电阻R1、电流表A1、共同接入电压恒为U的交变电源上，原线圈接入的匝数可以通过调节滑动触头P来改变，副线圈连了滑动变阻器R、定值电阻R2和电流表A2，则（）A．若保持R不变，将触头P向上滑动，则A1的读数变小，A2的读数变小B．若保持P位置不动，增大R，则R2的电功率变大，R1的电功率不变C．若保持P位置不动，增大R，则A1的读数减小，A2的读数不变D．若保持R不变，将触头P向下滑动，则电源U的总功率变小AC如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则（）A保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率减小C保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大ABD作业：P441、2、4、5.