高中物理-變壓器

變壓器人教版選修2-1第四章第二節(jié)第1頁用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機床上照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機充電器4.2V4.4V5.3V黑白電視機顯像管1~2萬伏錄音機6V9V12V彩色電視機顯像管3~4萬伏

在我們使用各種用電器中，所需電源電壓各不相同，而日常照明電路電壓是220V，那么怎樣處理這一問題呢？生活中需要各種電壓需改變電壓，以適應(yīng)各種不一樣電壓需要。變壓器變壓器就是改變交流電壓設(shè)備第2頁送電過程在輸電過程中，電壓必須進行調(diào)整。第3頁形形色色的變壓器城鎮(zhèn)變壓器各式變壓器可拆式變壓器變電站大型變壓器第4頁觀察變壓器結(jié)構(gòu)

第5頁2.示意圖一、變壓器結(jié)構(gòu)鐵芯原線圈副線圈3.電路圖中符號鐵芯與線圈相互絕緣n1n21.結(jié)構(gòu)：（1）閉合鐵芯（2）原線圈(初級線圈)（3）副線圈(次級線圈)第6頁思索與討論

把兩個沒有導(dǎo)線相連線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈連到交流電源兩端，另一個線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說出你道理。第7頁

變壓器經(jīng)過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了：電能→磁場能→電能轉(zhuǎn)化(U1、I1)(改變磁場)(U2、I2)二、變壓器工作原理思索:若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓U2?=0～～——互感現(xiàn)象第8頁故變壓器只有工作在交流電路中。（原線圈接電流、電壓要變，才會有互感現(xiàn)象，變壓器才能夠起到變壓作用。）因為原副線圈共用一個閉合鐵芯，所以原副線圈中磁通量，磁通量變化量、磁通量改變率都相同。第9頁無磁損無銅損無鐵損理想變壓器特點：理想變壓器模型——沒有能量損失變壓器

實際上變壓器效率都是比較高，尤其是電力設(shè)備中巨大變壓器，在滿負荷工作時效率能夠到達97%～99%，所以理論研究時我們把它當(dāng)成100%（理想變壓器）是沒有問題。

理想變壓器也是一個理想化模型。第10頁請依據(jù)互感原理推導(dǎo)變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系。理論推導(dǎo)～～第11頁I1I2n1n2U1U2依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：原、副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢分別是：E1=n1/tE2=n2/t若不考慮原副線圈內(nèi)阻有

U1=E1

U2=E2

第12頁1、n2

>n1

U2>U1——升壓變壓器2、n2<n1

U2<U1——降壓變壓器注：此公式不論副線圈一端是空載還是有負載，都是適用。理想變壓器原副線圈電壓跟它們匝數(shù)成正比第13頁理想變壓器輸入功率等于輸出功率即:

U1I1=U2I2P入=P出四、理想變壓器變流規(guī)律理想變壓器原副線圈電流跟它們匝數(shù)成反比此公式只適合用于一個副線圈變壓器第14頁功率關(guān)系理想變壓器不計銅損、鐵損及漏磁，所以輸入功率等于輸出功率．當(dāng)副線圈為斷路時，原線圈輸入功率為零．對有多個副線圈輸出時，輸入功率等于副線圈上輸出功率之和．頻率關(guān)系變壓器不能改變交變電流頻率．在原線圈中接上周期性改變電流在副線圈中激發(fā)出同頻率交流電．第15頁變壓器工作時制約關(guān)系1．電壓制約當(dāng)變壓器原、副線圈匝數(shù)比(n1/n2)一定時，輸出電壓U2由輸入電壓U1決定，即U2＝n2U1/n1.2．電流制約當(dāng)變壓器原、副線圈匝數(shù)比(n1/n2)一定，且輸入電壓U1確定時，原線圈中電流I1由副線圈中輸出電流I2決定，即I1＝n2I2/n1.第16頁3．負載制約(1)變壓器副線圈中功率P2由用戶負載決定，P2＝P負1＋P負2＋…；(2)變壓器副線圈中電流I2由用戶負載及電壓U2確定，I2＝P2/U2；(3)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是“量出為入”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率，P1＝P2；即變壓器輸入功率是由輸出功率決定．第17頁4．對理想變壓器進行動態(tài)分析兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻改變而改變情況，進行動態(tài)分析次序是R→I2→P2→P1→I1.(2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比改變而改變情況，進行動態(tài)分析次序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.尤其提醒：理想變壓器副線圈可看做給用戶供電無阻電源，對負載電路進行動態(tài)分析時，能夠參考直流電路動態(tài)分析方法．第18頁即時應(yīng)用

(即時突破，小試牛刀)1．對理想變壓器，以下說法中正確是(

)A．原線圈輸入功率，伴隨副線圈輸出功率增大而增大B．原線圈輸入電流，隨副線圈輸出電流增大而增大C．原線圈電流，不隨副線圈輸出電流改變而改變D．當(dāng)副線圈電流為零時，原線圈電壓也為零AB第19頁課堂互動講練對變壓器原理了解例1圖5－4－3BC第20頁變式訓(xùn)練1

如圖5－4－4所表示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1＝800和n2＝200兩個線圈，上線圈兩端與u＝51sin314tV交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表讀數(shù)可能是(

)A．2.0V

B．9.0V C．12.7VD．144.0V圖5－4－4A第21頁

如圖5－4－5所表示，一臺有兩個副線圈變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1100匝．接入電壓U1＝220V電路中．(1)要求在兩個副線圈上分別得到電壓U2＝6V，U3＝110V，它們匝數(shù)n2，n3分別為多少？(2)若在兩副線圈上分別接上“6V20W”“110V60W”兩個用電器，原線圈輸入電流為多少？變壓器基本規(guī)律應(yīng)用例2圖5－4－5【思緒點撥】解題時應(yīng)尤其把握以下兩點：(1)原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系．(2)依據(jù)原、副線圈功率關(guān)系確定電流關(guān)系．第22頁【答案】

(1)30匝550匝(2)0.36A第23頁【規(guī)律總結(jié)】對于理想變壓器來說，變壓公式和輸入功率等于輸出功率是普通適用規(guī)律，但對于有幾個副線圈理想變壓器，電流公式就不能使用了．第24頁圖5－4－6C第25頁第26頁變壓器動態(tài)分析例3為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變正弦交流電源上，副線圈連接相同燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計，如圖5－4－7所表示．當(dāng)開關(guān)S閉合后(

)圖5－4－7A．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)比值不變B．A1示數(shù)變大，A1與A2示數(shù)比值變大C．V2示數(shù)變小，V1與V2示數(shù)比值變大D．V2示數(shù)不變，V1與V2示數(shù)比值不變AD第27頁【規(guī)律總結(jié)】處理這類問題關(guān)鍵是要分清變量與不變量，搞清理想變壓器中各量間聯(lián)絡(luò)和制約關(guān)系，在理想變壓器中，U2由U1和匝數(shù)比決定；I2由U2和負載電阻決定．I1由I2和匝數(shù)比決定．第28頁變式訓(xùn)練3

(年嘉興高二檢測)如圖5－4－8所表示有一理想變壓器，原線圈接在電壓一定正弦交流電源上，副線圈電路中接入電阻R1和光敏電阻R2,各交流電表內(nèi)阻對電路影響不計，當(dāng)有光照射電阻R2時，各電表示數(shù)改變情況是(

)A．電流表A1示數(shù)變大B．電流表A2示數(shù)變小C．電壓表V1示數(shù)變小D．電壓