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1、5.4 变压器,第四节 变压器,第四节 变压器,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,注意：线圈必须绕在铁芯上，铁芯必须是闭合的。,问题：变压器原线圈和副线圈电路是否相通？,变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈两端的交流电压U2是怎样产生的？,( 不相通）,原线圈 接 交 流 电,在铁芯中 产生变化 的磁通量,副线圈 产生感 应电动势,副线圈中 如有电流,在铁芯中 产生变化 的磁通量,原线圈 产生感 应电动势,二、变压器的工作原理,互感现象是变压器工作的基础,二、变压器的工作原
2、理,-互感现象,强调： 原、副线圈之间是通过交变磁场相互联系的，且穿过它们的磁通量始终相等。 从能量的角度看，显然变压器不能产生电能，只是通过交变磁场传输电能。,思考：若给原线圈接直流电压U1，副线圈 电压U2 情况怎样？,U20,问题1：原、副线圈不套在闭 合铁芯上，是否仍然存在互感现象？,问题2：为什么说闭合铁芯是变压器的必要组成部分？ （铁芯的作用是什么？）,（仍存在）,如果无铁芯，原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能。如有铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率。,如果在能量转化的过程中能量损失很小
3、，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。,理想变压器,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。,三、理想变压器的变压规律,原、副线圈中产生的感应电动势分别是：,E1=n1/ t,E2=n2/ t,若不考虑原副线圈的内阻有 U1=E1 U2=E2,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,n2 n1 U2U1 -升压变压器,n2 n1 U2 U1 -降压变压器,四、理想变压器的变流规律,
4、1.理想变压器输出功率应等于输入功率,即:,U1I1=U2I2,P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,注意：此式只适用于有一个副线圈的变压器，不适用于有多个副线圈的变压器。,一、变压器的构造 1构造： 2示意图 3电路图中符号,二、变压器的工作原理 互感现象 1、变压器只能改变交流电的电压和电流 2、能量转化：电能磁场能电能 3、理想变压器 P入P出,三、理想变压器的变压规律 U1/U2=n1/n2,四、理想变压器的变流规律： I1/I2=n2/n1,小结,练习1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n24：1，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
5、表A1的示数为12mA，则电流表A2的示数为 （ ） A3mA B0 C48mA D与负载R的值有关,B,180,3 A,练习2、一理想变压器，原线圈匝数 n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V，60w”的灯泡供电时，灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数n2=_，通过原线圈的电流 I1 =_。,(1) U1=220V, U2=36V, U1/U2=n1/n2,(2) I2=P2/U2=660/36A, I1/I2=n2/n1,或 P1=P2=660W, I1=P1/U1,A. U 增大、I 增大、PR1 增大,C. U 减小、I 减小、PR1 减小,D. U 不
6、变、I 减小、PR1 不变,B. U 不变、I 减小、PR1 增大,练习3、 如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I 和用电器上R1的功率PR1将分别（ ）,D,思考：变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 是怎样的？,练习4、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 1，原线圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻B阻值相等。a b端加一交流电压U后， （1）两电阻消耗的功率之比为多少？ （2）两电阻两端电压之比为多少？ （3）B电阻两端电压为多少？,（1）1:16,（2）1:4,
7、U1,变压器输入输出电压、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；,P1P2,2.U1由电源决定；,3.U2由U1和匝数比决定；,U2n2/n1U1,4.I2由U2和负载决定；,I2U2R,5.I1由I2和匝数比决定；,I1n2/n1I2,六、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：,例、一台理想变压器原线圈匝数n11100匝，两个副线圈的匝数分别是n260匝，n3600匝。若通过两个副线圈中的电流
8、分别为I21A，I34A，求原线圈中的电流。,2.24A,练、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。,（1）n2 1320匝 n3= 72匝 （2）I1=0.095A,例、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n1:n22：1.在不接负载的情况下，则（ ） A当线圈1输入电
9、压为220V时， 线圈2输出电压为110V B当线圈1输入电压为220V时， 线圈2输出电压为55V C当线圈2输入电压为110V时， 线圈1输出电压为220V D当线圈2输入电压为110V时， 线圈1输出电压为110V,BD,练习、一理想变压器如图所示，在n1两端接交流电U1220V，n1为4400匝，n2为1100匝。若要使U3U2，求n3。,n32200匝,练习、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1 （ ） A、也能正常发光 B、较另三个灯暗些 C、将会烧坏 D、不能确定,n2,n1,L3,L4,L1,L2,A,五、几种常用变压器,1.自耦变压器,升压变压器,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,电流互感器,电压互感器,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,钳式电流仪,
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