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1、照明灯电压照明灯电压-220伏伏机床上照明灯机床上照明灯-36伏伏半导体收音机电源电压不超过半导体收音机电源电压不超过10伏伏电视机显像管却需要电视机显像管却需要10000伏以上电压伏以上电压需改变电压,以适应各种不同的需要。需改变电压,以适应各种不同的需要。第五章第五章 交变电流交变电流第第4 4节节变压变压器器几种常见的变压器几种常见的变压器一、变压器的构造一、变压器的构造1.1.示意图示意图 U1U2 n1n2 原原线线圈圈副副线线圈圈铁铁芯芯2.2.构造:构造:(1 1)闭合铁芯)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)(绝缘硅钢片叠合而成)(2 2)原线圈(初级线圈):其匝数用)原线圈(初级
2、线圈):其匝数用n n1 1表示表示(3 3)副线圈(次级线圈):其匝数用)副线圈(次级线圈):其匝数用n n2 2表示表示(4 4)输入电压:)输入电压:U U1 1;输出电压:输出电压:U U2 2.铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘3.3.电路图中符号电路图中符号问题:变压器副线圈和原线圈电路是否相通?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,那么在给原线变压器原副线圈不相通,那么在给原线圈接交变电压圈接交变电压U U1 1后,副线圈电压后,副线圈电压U U2 2是怎是怎样产生的?样产生的?n1n2n1n2无铁芯无铁芯有铁芯有铁芯二、变压器的工作原理二、变压器的工作
3、原理-互感现象互感现象 变压器通过闭合铁变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实芯,利用互感现象实现了现了电能电能到到磁场能磁场能再再到到电能电能转化。转化。原原线线圈圈副副线线圈圈铁芯铁芯 U1U2n1n2 思考:若给原线圈接直流电压思考:若给原线圈接直流电压U U1 1,副线圈电压副线圈电压U U2 2?理想变压器理想变压器 如果在能量转化的过程中能量损失很小,如果在能量转化的过程中能量损失很小,能够略去原、副线圈的电阻,以及各种电磁能够略去原、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。压器。这是物理
4、学中又一种理想化模型。实际上变压器的效率都是比较高的,特别是电力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设备中的巨大变压器,在满负荷工作时效率可以达到到97%99%97%99%,所以理论研究时我们把它当成,所以理论研究时我们把它当成100%100%原、副线圈中通过的磁通量始终相原、副线圈中通过的磁通量始终相同同,因此产生的感应电动势分别是:因此产生的感应电动势分别是:若不考虑原副线圈的内阻有若不考虑原副线圈的内阻有:U1=E1 U2=E2 四、理想变压器的变压规律四、理想变压器的变压规律原原原原线线线线圈圈圈圈副副副副线线线线圈圈圈圈铁芯铁芯铁芯铁
5、芯U1U2 n1n2理想变压器原副线圈的端电压之比等于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这两个线圈的匝数之比n n2 2 n n1 1 U U2 2U U1 1 -升压变压器升压变压器n n2 2 n n1 1 U U2 2 U U1 1 -降压变压器降压变压器原副线圈中交变电流的频率是否也发生变化呢?原副线圈中交变电流的频率是否也发生变化呢?四、理想变压器的电流规律四、理想变压器的电流规律1.1.理想变压器输出功率应等于输入功率理想变压器输出功率应等于输入功率即即:U U1 1I I1 1=U=U2 2I I2 2P出出=P入入2.2.理想变压器原副线圈的理想变压器原副线
6、圈的电流电流跟它们的跟它们的匝数匝数成成反比反比(只适用一个副线圈的变压器)只适用一个副线圈的变压器)U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R变压器输入输出电变压器输入输出电压、电流、功率大压、电流、功率大小之间的因果关系小之间的因果关系 3.3.输入功率输入功率P P1 1由输出功率由输出功率P P2 2决定;决定;P P1 1P P2 21.U1.U1 1由电源决定;由电源决定;2.U2.U2 2由由U U1 1和匝数比决定;和匝数比决定;U U2 2n n2 2/n/n1 1U U1 14.I4.I2 2由由U U2 2和负载决定;和负载决定;I I
7、2 2U U2 2R R5.I5.I1 1由由I I2 2和匝数比决定;和匝数比决定;I I1 1n n2 2/n/n1 1I I2 2有多个副线圈的理想变压器有多个副线圈的理想变压器一个原线圈多个副线圈的理想变压一个原线圈多个副线圈的理想变压器器,原线圈匝数为原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分两个副线圈的匝数分别为别为n2和和n3,相应的电压分别为相应的电压分别为U1、U2和和U3,相应的电流分别相应的电流分别为为I1、I2和和I3,则各个则各个量之间的关系:量之间的关系:n1n2n3U1U2U3n1n2n3U1U2U3U1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压
8、器问题:有没有只用一组线圈来实现变问题:有没有只用一组线圈来实现变压的变压器?压的变压器?自耦变压器的原副线圈共用一个线圈自耦变压器的原副线圈共用一个线圈练练1 1、理想变压器原、副线圈的匝数比、理想变压器原、副线圈的匝数比n n1 1:n:n2 24 4:1 1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运,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,图中电流表动切割磁感线时,图中电流表A A1 1的示数的示数12mA12mA,则电流表则电流表A A2 2的示数为的示数为 ()A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D与负载与负载R R的值有关的值有关B1803 A练习
9、练习2 2、一理想变压器,原线圈匝数、一理想变压器,原线圈匝数n n1 1=1100=1100,接在电压,接在电压220V220V的交流电源上,当它对的交流电源上,当它对1111只只并联的并联的“36V36V,60w60w”的灯泡供电时,灯泡正的灯泡供电时,灯泡正常发光。由此可知副线圈的匝数常发光。由此可知副线圈的匝数n n2 2=_=_,通过原线圈的电流通过原线圈的电流 I I1 1=_=_。练练3 3、为了保证用电安全,家庭居室的室内电路前端一、为了保证用电安全,家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关,如图所示是保护开关的电路原般都安装漏电保护开关,如图所示是保护开关的电路原理简图理
10、简图 问:问:(1 1)电路正常工作时,)电路正常工作时,b b线圈是没有电流的,原因是线圈是没有电流的,原因是什么?什么?(2 2)如果站在地上的人不小心接触火线时,)如果站在地上的人不小心接触火线时,b b线圈为线圈为什么会产生感应电流?什么会产生感应电流?AVR1R2SA A.U.U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大C C.U.U 减小、减小、I I 减小、减小、P P1 1 减小减小D D.U.U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 不变不变B B.U.U 不变、不变、I I 减小、减小、P P1 1 增大增大练练4 4、如图所示:理想变压器的原线圈接高
11、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。电压,变压后接用电器,线路电阻不计。S S原原来闭合,且来闭合,且R R1 1=R=R2 2,现将现将S S断开,那么交流电压断开,那么交流电压表的示数表的示数U U、交流电流表的示数、交流电流表的示数I I 和用电器上和用电器上R R1 1的功率的功率P P1 1将分别是:将分别是:D D练练、如如图图所所示示:理理想想变变压压器器的的交交流流输输入入电电压压U U1 1=220V=220V,有有两两组组副副线线圈圈,其其中中n n2 2=36=36匝匝,标标有有“6V6V,9W9W”、“12V12V,12W12W”的的灯灯
12、泡泡分分别别接接在在两两副线圈上均正常发光,求:副线圈上均正常发光,求:(1 1)原线圈的匝数为)原线圈的匝数为n n1 1和另一副线圈的匝数和另一副线圈的匝数n n3 3.(2 2)原线圈的电流)原线圈的电流I I1 1。(1 1)n n1 1 13201320匝匝 n n3 3=72=72匝匝 (2 2)I I1 1=0.095A=0.095An1n2n3U1U2U3例、一台理想变压器原线圈匝例、一台理想变压器原线圈匝数数n n1 111001100匝,两个副线圈的匝匝,两个副线圈的匝数分别是数分别是n n2 26060匝,匝,n n3 3600600匝。匝。若通过两个副线圈中的电流分若通过两个副线圈中的电流分别为别为I I2 21A1A,I I3 34A4A,求原线圈,求原线圈中的电流。中的电流。2.24A2.24A