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1、4.2 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4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管12万伏 录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管34万伏 在我们使用的各种用电器中，所需的电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源电压各不相同，而日常照明电路的电压是 220V220V，那么如何解决这一问题呢？，那么如何解决这一问题呢？ 生活中需要各种电压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 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
2、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 2.示意图 一、变压器的构造一、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 n1n2 1.构造： （1）闭合铁芯 （2）原线圈(初级线圈) （3）副线圈(次级线圈) 思考与讨论思考与讨论 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。 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、变压器的工作原理二、变压器的工作原理 互感现象互感现象
3、l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。） l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。 无磁损 无铜损 无铁损 理想变压 器的特点 ： 理想变压器模型理想变压器模型 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。 三、变压器电压与匝数的关
4、系 I1I2 n1n2 U1U2 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/ t E2=n2/ t 若不考虑原副线圈的内阻有 U1=E1 U2=E2 1、n2 n1 U2U1升压变压器 2、n2 n1 U2 U1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。 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: U U1 1 I I1 1 = =U U 2 2I I2 2 P P 入入= = P P出 出 四、理想变压器的变流规律四、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
5、式只适用于此公式只适用于一个副线圈一个副线圈的变压器的变压器 功率关系 理想变压变压 器不计铜损计铜损 、铁损铁损 及漏磁，所以 输输入功率等于输输出功率当副线线圈为为断路 时时，原线线圈输输入功率为为零对对有多个副线线 圈输输出时时，输输入功率等于副线线圈上输输出功 率之和 频频率关系 变压变压 器不能改变变交变电变电 流的频频率 在原线线圈中接上周期性变变化的电电流在副线线圈 中激发发出同频频率的交流电电 变压变压 器工作时时的制约约关系 1电压电压 制约约 当变压变压 器原、副线线圈的匝数比(n1/n2)一定时时 ，输输出电压电压 U2由输输入电压电压 U1决定，即U2 n2U1/n1.
6、 2电电流制约约 当变压变压 器原、副线线圈的匝数比(n1/n2)一定， 且输输入电压电压 U1确定时时，原线线圈中的电电流I1由 副线线圈中的输输出电电流I2决定，即I1n2I2/n1. 3负载负载 制约约 (1)变压变压 器副线线圈中的功率P2由用户负载户负载 决定， P2P负 负1P负负2； (2)变压变压 器副线线圈中的电电流I2由用户负载户负载 及电压电压 U2确定，I2P2/U2； (3)理想变压变压 器将电电能由原线线圈传给传给 副线线圈时总时总 是“量出为为入”，即用户户消耗多少，原线线圈就提 供多少，因而输输出功率决定输输入功率，P1P2； 即变压变压 器的输输入功率是由输输
7、出功率决定的 4对对理想变压变压 器进进行动态动态 分析的两种常见见情况 (1)原、副线线圈匝数比不变变，分析各物理量随负载负载 电电阻变变化而变变化的情况，进进行动态动态 分析的顺顺序是 RI2P2P1I1. (2)负载电负载电 阻不变变，分析各物理量随匝数比的变变化 而变变化的情况，进进行动态动态 分析的顺顺序是n1、 n2U2I2P2P1I1. 特别别提醒：理想变压变压 器的副线线圈可看做给给用户户 供电电的无阻电电源，对负载电对负载电 路进进行动态动态 分析时时 ，可以参照直流电电路动态动态 分析的方法 五、自耦变压器 U2U1 A B P U1 U2 n1 n2 升压变压器 n1 n
8、2 U1 U2 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 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 2对对理想变压变压 器，下列说说法中正确的是( ) A原线线圈的输输入功率，随着副线线圈的输输出功率增 大而增大 B原线线圈的输输入电电流，随副线线圈的输输出电电流增大 而增大 C原线线圈的电电流，不随副线线圈的输输出电电流变变化而 变变化 D当副线线圈的电电流为为零时时，原线线圈的电压电压 也为为零 AB 课堂互动讲练 对变压器原理的理解 例例1 1 图图543 BC 变变式训练训练 1 (2011年高考浙江理综综卷)如图图54 4所示
9、，在铁铁芯上、下分别绕别绕 有匝数n1800和n2 200的两个线线圈，上线线圈两端与u51sin 314t V 的交流电电源相连连，将下线线圈两端接交流电压电压 表， 则则交流电压电压 表的读读数可能是( ) A2.0 V B9.0 V C12.7 V D144.0 V 图544 A 如图图545所示，一台有两个副线线圈的变压变压 器 ，原线线圈匝数n11100 匝接入电压电压 U1220 V的电电路 中 (1)要求在两个副线线圈上分别别得到电压电压 U26 V，U3 110 V，它们们的匝数n2，n3分别为别为 多少？ (2)若在两副线线圈上分别别接上“6 V 20 W”“110 V 60
10、 W” 的两个用电电器，原线线圈的输输入电电流为为多少？ 变压器基本规律的应用 例例2 2 图图545 【思路点拨拨】 解题时应题时应 特别别把握以下两点 ： (1)原、副线线圈的电压电压 与匝数的关系 (2)根据原、副线线圈的功率关系确定电电流关系 【答案】 (1)30 匝 550匝 (2)0.36 A 【规规律总结总结 】 对对于理想变压变压 器来说说 ，变压变压 公式和输输入功率等于输输出功率 是普通适用的规规律，但对对于有几个副 线线圈的理想变压变压 器，电电流公式就不能 使用了 图图546 C 变压器的动态分析 例例3 3 (2010年高考天津卷)为为探究理想变压变压 器原、副线线
11、圈电压电压 、电电流的关系，将原线线圈接到电压电压 有效值值不变变 的正弦交流电电源上，副线线圈连连接相同的灯泡L1、L2，电电 路中分别别接了理想交流电压电压 表V1、V2和理想 交流电电流表A1、A2，导线电导线电 阻不计计，如 图图547所示当开关S闭闭合后( ) 图图547 AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变 BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大 CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大 DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变 AD 【规规律总结总结 】 处处理这类问题这类问题 的关键键是要分清 变变量与不变变量，弄清理想变压变压 器中各量间间的联联 系和制约约关系，在理想
12、变压变压 器中，U2由U1和匝 数比决定；I2由U2和负载电负载电 阻决定I1由I2和匝 数比决定 变变式训练训练 3 (2011年嘉兴兴高二检测检测 )如图图548 所示有一理想变压变压 器，原线线圈接在电压电压 一定的正 弦交流电电源上，副线线圈电电路中接入电电阻R1和光敏 电电阻R2,各交流电电表的内阻对电对电 路的影响不计计，当 有光照射电电阻R2时时，各电电表的示数变变化情况是( ) A电流表A1示数变大 B电流表A2示数变小 C电压表V1示数变小 D电压表V1示数变大 图548 A 学以致用，知识延伸学以致用，知识延伸 思考：交流电压表有一定的量度范围，它 的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的 电压。如何测量高压线上的交流电压？ 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 钳式电流仪
