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1、变 压器第三节第三节一、认识变压器一、认识变压器一、认识变压器供应电话机变压器电话机变压器一、认识变压器高频变压器低频变压器一、认识变压器环形变压器一、认识变压器方形变压器可拆变压器一、认识变压器1、变压器的构造：变压器的构造：5、变压器的示意图及符号变压器的示意图及符号 一、认识变压器由闭合的铁芯和绕在铁芯上两个线圈组成。3、原线圈：、原线圈：与交流电压连接的线圈4、副线圈：、副线圈：与负载连接的线圈变压器实物图原线圈副线圈变压器示意图变压器电学符号2 2、闭合铁芯、闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合组成）（绝缘硅钢片叠合组成）n1n2问题：铁芯与线圈互相是绝缘，问题：铁芯与线圈互相是绝缘，变压变压
2、器原副线圈间不相通，那么在给原线器原副线圈间不相通，那么在给原线圈圈接交变电压接交变电压U1后，副线圈电压后，副线圈电压U2是是如何产生的呢？如何产生的呢？原线圈原线圈 接接 交流电交流电原线圈原线圈中的磁中的磁场发生场发生改变改变在铁芯中在铁芯中产生变化产生变化的磁通量的磁通量副线圈副线圈产生感应产生感应电动势电动势副线圈中副线圈中的磁通量的磁通量随之发生随之发生改变改变副线圈副线圈有感应有感应电流电流U2U11、变压器是利用互感原理工作的、变压器是利用互感原理工作的二、变压器的原理 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能电能 磁场能磁场能 电能
3、电能 (U1、I1)(变化的磁场变化的磁场)(U2、I2)思考思考:若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?U202、实验探究：变压器原、副线圈电压与匝数的关系、实验探究：变压器原、副线圈电压与匝数的关系二、变压器的原理实验思路：控制变量法实验思路：控制变量法保持原线圈电压保持原线圈电压U U1 1和匝数和匝数n n1 1不不变，改变副线圈的匝数变，改变副线圈的匝数n n2 2，看看U U2 2如何变？如何变？物理量的测量：物理量的测量：U2U1/Vn1/匝匝n2/匝匝U2/V220160010012.417.716220160040053.24.1422016
4、00101.34164.21602201600202.7081.5802201600304.0554.353.3数据分析：数据分析：发现发现 的数值和的数值和 数值总是相差那么一点，这是为什么呢？数值总是相差那么一点，这是为什么呢？二、变压器的原理能否得出：能否得出：？3、现实中的变压器能量损耗现实中的变压器能量损耗：4、理想变压器：我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器也是一个理想化模型。本章涉及的习题不做特殊说明我们一般认为是理想变压器。铜损铜损铁损铁损漏损漏损线圈电阻发热线圈电阻发热铁芯涡流现象发热铁芯涡流现象发热漏磁损失能量漏磁损失能量理想变压器理想变压器磁通量全部集中在
5、铁心内磁通量全部集中在铁心内P1P21=2电能没有发热损耗电能没有发热损耗二、变压器的原理设穿过原线圈磁通量为设穿过原线圈磁通量为1，穿过副穿过副线圈磁通量为线圈磁通量为2。由于由于1=2理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则：理想变压器，不考虑原副线圈的内阻，则：三、理想变压器的基本规律U1=E1 U2=E2 1、理想推导：n2 n1 U2U1升压变压器升压变压器n2 n1 U2 U1降压变压器降压变压器2、电压关系若变压器有多个副线圈若变压器有多个副线圈,其电压其电压 与匝数的与匝数的关系依然成正比：即关系依然成正比：即电压是有效值电压是有效值三、理想变压器的基本规律理想变压器：输出功率等于
6、输入功率理想变压器：输出功率等于输入功率U1I1=U2I23、电流关系P1P2原副线圈中的电流之比等于线圈匝数的反比原副线圈中的电流之比等于线圈匝数的反比三、理想变压器的基本规律若为多个副线圈若为多个副线圈,n1I1=n2I2+n3I3+n1 1n2 2n3 3U1 1U2 2U3 3U1U2I2I14、电压、电流、功率之间的因果关系 U1由电源决定由电源决定U2由由U1和匝数比决定：和匝数比决定：I2由由U2和负载决定：和负载决定：I1由由I2和匝数比决定：和匝数比决定：输入功率输入功率P1由输出功率由输出功率P2决定：决定：P1P2P1三、理想变压器的基本规律1、自耦变压器U2U1ABPU
7、1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器自耦变压器的原副线圈共用一个线圈四、几种常见变压器 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四、几种常见变压器2、互感器思考：原线圈与副线圈所使用导线的粗细一样吗？思考：原线圈与副线圈所使用导线的粗细一样吗？科学漫步无线充电技术无线充电技术 基本工作原理：在初级线圈输入基本工作原理：在初级线圈输入一定频率的交流电，通过电磁感应在一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。能量从传输端
8、转移到接收端。例例1 1如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n n1 1:n:n2 2=4:1=4:1，当导线在平，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表行导轨上匀速切割磁感线时，电流表A A1 1的示数是的示数是12mA12mA，则副线圈中电流表，则副线圈中电流表A A2 2的示数是的示数是()A A3mA3mAB B48mA48mAC C零零D D与与R R阻值有关阻值有关C五、知识运用与实践：类型一 对理想变压器基本关系的考查例例2 2如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为n n1 1:n:
9、n2 2，副线圈，副线圈接一个阻值为接一个阻值为R R的电阻，则下列说法正确的是（）的电阻，则下列说法正确的是（）A A若若abab之间接电压恒定的电源且电压为之间接电压恒定的电源且电压为U U，则，则R R中的电流为中的电流为B B若若abab之间接交流电源且电压为之间接交流电源且电压为U U，则原线圈中的电流为，则原线圈中的电流为C C若若abab之间接交流电源且电压为之间接交流电源且电压为U U，增大，增大n n2 2，则副线圈的输出功率将增大，则副线圈的输出功率将增大D D若若abab之间接交流电源且电压为之间接交流电源且电压为U U，增大，增大R R，则原线圈输入功率将增大，则原线圈
10、输入功率将增大C五、知识运用与实践：类型一 对理想变压器基本关系的考查例例3 3如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为1212，副线圈电路，副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V220V，额定功率为，额定功率为22W22W，原线圈电路中接，原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U U和和I I分别表示此时分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）电压表和电流表的读数，则（）A AB BC C原副线圈电流之比为原副线圈电流之比为1212D D原线
11、圈输入功率为原线圈输入功率为22W22WD五、知识运用与实践：类型一 对理想变压器基本关系的考查例例4 4如图所示，理想变压器的原线圈接在如图所示，理想变压器的原线圈接在 的交流电源的交流电源上，副线圈接有上，副线圈接有R=55 R=55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2121，电流，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A A原线圈的输入功率为原线圈的输入功率为B B电流表的读数为电流表的读数为1 A1 AC C电压表的读数为电压表的读数为 D D副线圈输出交流电的周期为副线圈输出交流电的周期为50s50
12、sB五、知识运用与实践：类型一 对理想变压器基本关系的考查例例5.5.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为变压器线圈总匝数为22002200匝；原线圈为匝；原线圈为11001100匝，接在有效值为匝，接在有效值为220V220V的交流的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R R上的功率为上的功率为2.2 kW2.2 kW
13、。设此。设此时原线圈中电流有效值为时原线圈中电流有效值为I1I1，负载两端电压的有效值为，负载两端电压的有效值为U2U2，且变压器是理，且变压器是理想的，则想的，则U2U2和和I1I1分别约为（）分别约为（）A A440V440V和和5.3A5.3AB B440V440V和和10A10AC C240V240V和和5.3A5.3AD D240V240V和和10A10AB五、知识运用与实践：类型一 对理想变压器基本关系的考查例例6 6如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图像，把该交流电压加在如图乙中理想变
14、压器的弦交流电压图像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A A、B B两端。已两端。已知变压器原线圈知变压器原线圈和副线圈和副线圈的匝数比为的匝数比为5:15:1，交流电流表和交流电压表均，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻为理想电表，电阻R=1R=1，其他各处电阻不计。下列说法正确的是（），其他各处电阻不计。下列说法正确的是（）A A在在t=0.1st=0.1s和和0.3s0.3s时，穿过线圈的磁通量最大时，穿过线圈的磁通量最大B B线圈转动的角速度为线圈转动的角速度为5rad/s5rad/sC C电压表的示数为电压表的示数为2.83V2.83VD D电流表的示数为电流表的示数为0.
15、40A0.40ABD五、知识运用与实践：类型一 对理想变压器基本关系的考查例7.如图所示,理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1n2=21,A、B为完全相同的灯泡,电源电压为U,不考虑灯泡电阻随外界因素的变化,则B灯两端电压为()五、知识运用与实践：答案答案:D 例例8、一一台台有有两两个个副副线线圈圈的的变变压压器器，原原线线圈圈匝匝数数n11100 匝匝接接入电压入电压U1220 V的电路中的电路中(1)要要求求在在两两个个副副线线圈圈上上分分别别得得到到电电压压U26 V，U3110 V，它它们们的匝数的匝数n2，n3分别为多少？分别为多少？(2)若若在在两两副副线线圈圈上上分分别别接接上
16、上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的的两两个个用用电电器器，原原线线圈圈的的输输入入电电流流为为多多少少？五、知识运用与实践：类型一 对理想变压器基本关系的考查例例1.在如图所示的电路中在如图所示的电路中,用一变压器给负载供电用一变压器给负载供电,变压器输入端的电压不变压器输入端的电压不变变,开始时开关开始时开关S是断开的是断开的,现将开关现将开关S闭合闭合,则图中所有交流电表的示数如何则图中所有交流电表的示数如何变化变化?三、理想变压器的基本规律类型二 对理想变压器动态变化的考察 类型二 理想变压器的动态分析问题例2(多选).如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R。开始时,开关S断开。当S闭合时,以下说法正确的是()A.副线圈两端M、N的输出电压减小B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流增大五、知识运用与实践：BCD类型三 对两类互感器的考查例1(多选).下图的甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图,下列说法中正确的是()A.线圈匝数n1n2,n3n2,n3n4C.甲图中的电表是电压表,输出端不可以短路D.乙图中的电表是电流表,输出端不可以断路五、知识运用与实践：BCD