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1、第二章交变电流 学案6变压器 照明灯电压 220伏机床上照明灯 36伏半导体收音机电源电压不超过10伏大型发电机交流电压 几万伏远距离输电 几十万伏电视机显像管却需要10000V以上电压交流便于改变电压 以适应各种不同的需要 变压器就是改变交流电压的设备 几种常见的变压器 原线圈 副线圈 铁芯 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 一 认识变压器 电路图中符号 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
2、的 铁芯与线圈互相绝缘 一 认识变压器 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 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 一 认识变压器 互感现象 理想变压器 无磁损 无铜损 无铁损 一 认识变压器 关于理想变压器的工作原理 以下说法正确的是 A 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B 穿过原 副线圈的磁通量在任何时候都不相等C 穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D 原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 1 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的 由互感现象知C正确 理想变
3、压器无漏磁 原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能 原副线圈通过磁场联系在一起 二 探究变压器的电压与匝数的关系 研究原副线圈两端电压关系的实验 二 探究变压器的电压与匝数的关系 若不考虑原副线圈的内阻则 U1 U2 n1 n2 二 探究变压器的电压与匝数的关系 即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 n1U2 U1 升压变压器 n2 n1U2 U1 降压变压器 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 U2I2 I1 I2 U2 U1 n2 n1 P出 P入 二 探究变压器的电压与匝数的关系 2 理想变压器原副线圈的电流跟
4、它们的匝数成反比 I1 I2 n2 n1 此公式只适用于一个副线圈的变压器 如图所示 一输入电压为220V 输出电压为36V的变压器副线圈烧坏 为获知此变压器原 副线圈匝数 某同学拆下烧坏的副线圈 用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈 然后将原线圈接到220V交流电源上 测得新绕线圈的端电压为1V 按理想变压器分析 该变压器烧坏前的原 副线圈匝数分别为 A 1100 360B 1100 180C 2200 180D 2200 360 2 由U1 U2 U3 n1 n2 n3可得n1 n3U1 U3 1100匝 n2 n1U2 U1 180匝 U1 1 输入功率P1由输出功率P2决定 P1 P2 2
5、 U1由电源决定 3 U2由U1和匝数比决定 U2 n2 n1 U1 4 I2由U2和负载决定 I2 U2 R 5 I1由I2和匝数比决定 I1 n2 n1 I2 三 输入输出电压 电流 功率大小之间的因果关系 如图所示 在某交流电路中 有一正在工作的变压器 原 副线圈匝数分别为n1 600 n2 120 电源电压U1 220V 原线圈中串联一个0 2A的保险丝 为保证保险丝不被烧毁 则 A 负载功率不能超过44WB 副线圈电流最大值不能超过1AC 副线圈电流有效值不能超过1AD 副线圈电流有效值不能超过0 2A 由P入 P出可知P入 U1I1 44W 又由U1 U2 n1 n2得U2 44V
6、 故I2不能大于1A 负载功率不超44W 3 用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电 变压器输出电压是110V 通过负载的电流图象如图所示 则 A 变压器输入功率约为3 9WB 输出电压的最大值是110VC 变压器原 副线圈匝数比是1 2D 负载电流的函数表达式 0 05sin 100 t 2 A n1 n2 U1 U2 2 1 i 0 05sin 100 t A 4 问题 有没有只用一组线圈来实现变压的变压器 四 几种常用变压器 1 自耦变压器 升压变压器 降压变压器 自耦变压器的原副线圈共用一个线圈 四 几种常用变压器 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
7、 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 四 几种常用变压器 四 几种常用变压器 为了监测变电站向外输电情况 要在变电站安装互感器 其接线如图5 5 19所示 两变压器匝数分别为n1 n2和n3 n4 a和b是交流电表 则 A n1 n2B n3 n4C a为交流电流表 b为交流电压表D a为交流电压表 b为交流电流表 左图是电压互感器 a为交流电压表 把高电压经过变压器降压后测量 所以n1 n2右图为电流互感器 b为交流电流表 把大电流经过变压器减为小电流再测量 所以n3 n4 5 1 理想变压器在正常工作时 原 副线圈中一定相同的物理量是 A 每匝线圈
8、中磁通量的变化率B 交变电流的频率C 原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D 原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 2 如图所示 为一理想变压器 原 副线圈匝数比为20 1 两个标有 12V 6W 的小灯泡并联在副线圈的两端 当两灯泡都正常工作时 原线圈电路中电压表和电流表 可视为理想电表 的示数分别是 A 120V 0 10AB 240V 0 025AC 120V 0 05AD 240V 0 05A 由U1 U2 n1 n2得 U1 240V P1 P2 6W 2 12W 又P1 U1I1 可得I1 0 05A I2 P U2 0 1A 由U1 U2 n1 n2 得U1 110V 又I1 I
9、2 n2 n1 得I1 0 2A 4 普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流 通常要通过电流互感器来连接 如图所示 图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少 工作时电流为Iab cd一侧线圈的匝数较多 工作时电流为Icd 为了使电流表能正常工作 则 A ab接MN cd接PQ Iab IcdB ab接MN cd接PQ Iab IcdC ab接PQ cd接MN Iab IcdD ab接PQ cd接MN Iab Icd 根据单一副线圈的理想变压器原理 电流比值等于匝数比的倒数 可得ab接MN cd接PQ Iab Icd 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 谢谢观看
