人教版高中物理变压器

第 四 节 变 压 器第 五 章 交 变 电 流 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 几 万 伏录 音 机 6V 9V 12V 彩 色 电 视 机 显 像 管 十 几 万 伏 但 我 们 国 家 民 用 统 一 供 电 均 为 220V， 那 么 如 何 使 这 些 额 定 电压 不 是 220V的 电 器 设 备 正 常 工 作 的 呢 ？ 一 、 变 压 器 的 构 造1.示 意 图 U1 U2 n1 n2原线圈 副线圈铁芯 2.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. 3.电 路 图 中 符 号n1 n2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 的 ？铁 芯 与 线 圈 互 相 绝 缘 U1 U2 n1 n2 二 、 变 压 器 的 工 作 原 理 -互 感 现 象 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 U1 U2n1 n2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 。若 给 原 线 圈 接 直 流 电 压 ， U副 线 圈 电 压 U 2 ？ 闭 合 铁 芯 实 现 了 电 能 -磁 场 能 -电 能 的 转 换 ，由 于 原 副 线 圈 中 的 电 流 共 同 产 生 的 磁 通 量 绝大 部 分 通 过 铁 芯 ， 使 能 量 在 转 换 过 程 中 损 失很 小 ， 为 了 便 于 研 究 ， 物 理 学 中 引 入 了 一 种理 想 化 模 型 -理 想 变 压 器 。 下 面 我 们 定量 分 析 理 想变 压 器 的 变压 规 律 。无 磁 损无 铜 损无 铁 损理想变压器 实 验 结 论 ： 原 副 线 圈 两 端 电 压 之 比 等 于这 两 个 线 圈 的 匝 数 比 。 次 数 1 2 3 4 5U1U2 V1 V2研 究 原 副 线 圈 两 端 电 压 关 系 的 实 验 三 、 理 想 变 压 器 的 变 压 规 律 I1 I2n1 n2U1 U2原 、 副 线 圈 中 产 生 的 感 应电 动 势 分 别 是 ：E1=n1/ t E2=n2/ t E1/n1= E2/n2原 线 圈 回 路 有 ： U1 E1=I1r1 0 则 U1=E1副 线 圈 回 路 有 ： E2=U2 +I2r2 U2 则 U2=E2若 不 考 虑 原 副 线 圈 的 内 阻 ， 则 U1=E1； U2=E2则 ： U 1/U2= n1/n2 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 n1 U2U1 -升 压 变 压 器n2 n1 U2 U1 -降 压 变 压 器U1/U2= n1/n2 四 、 理 想 变 压 器 的 变 流 规 律问 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=U2I2I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1P出 = P入 2.理 想 变 压 器 原 副 线 圈 的 电 流 跟 它 们 的 匝数 成 反 比 I 1/ I 2= n2 / n1变 压 器 工 作 时 ， 高 压 线 圈 匝 数 多 而 通 过 的电 流 小 ， 可 用 较 细 的 导 线 绕 制 ； 低 压 线 圈匝 数 少 而 通 过 的 电 流 大 ， 应 当 用 较 粗 的 导线 绕 制 。 这 也 是 判 定 高 压 线 圈 和 低 压 线圈 的 一 种 方 法 。此 公 式 只 适 用 于 一 个 副 线 圈 的 变 压 器 补 充1、 一 个 原 线 圈 多 个 副 线 圈 的 理 想 变 压 器 的 电 压 、 电 流关 系 2121 nnUU 3131 nnUU 3232 nnUU （ 1） 电 压 关 系（ 2） 电 流 关 系根 据 P入 =P出 ， I1U1=I2U2+I3U3I1n1=I2n2+I3n3 U1 I1 I2n1 n2U2 R2.输 入 输 出 电 压 、 电 流 、 功 率 大 小 之 间 的因 果 关 系 1.输 入 功 率 P1由 输 出 功 率 P2决 定 ； P1 P22.U1由 电 源 决 定 ；3.U2由 U1和 匝 数 比 决 定 ； U2 n2/n1U14.I2由 U2和 负 载 决 定 ； I2 U2 R5.I1由 I2和 匝 数 比 决 定 ； I1 n2/n1I2 3、 互 感 器分 类 ： 电 压 互 感 器 和 电 流 互 感 器 U1U2=n1n2 22036 = 1100n2 n2=180180U2P2I2= =n2n1I1 I2 180 11 601100 36=n2 P2= n1 U2 =3A解 ： 所 以 ： 3 A例 1.一 理 想 变 压 器 ， 原 线 圈 匝 数 n1=1100， 接在 电 压 220V的 交 流 电 源 上 ， 当 它 对 11只 并 联的 “ 36V， 60w” 的 灯 泡 供 电 时 ， 灯 泡 正 常发 光 。 由 此 可 知 副 线 圈 的 匝 数 n2=_， 通过 原 线 圈 的 电 流 I1 =_。 例 2.如 图 所 示 ， 一 理 想 变 压 器 原 、 副 线 圈 的 匝 数 比为 n1： n2=3： 1， 有 四 只 相 同 的 灯 泡 连 入 电 路 中 ，若 灯 泡 L2、 L3、 L4均 能 正 常 发 光 ， 则 灯 泡 L1（ ）A、 也 能 正 常 发 光B、 较 另 三 个 灯 暗 些C、 将 会 烧 坏D、 不 能 确 定 1 n2n1 L3 L4L1U1 L2 A 例 3.一 台 理 想 变 压 器 原 线 圈 匝 数 n1 1100匝 ，两 个 副 线 圈 的 匝 数 分 别 是 n2 60匝 ， n3 600匝 。 若 通 过 两 个 副 线 圈 中 的 电 流 分 别 为 I21A， I3 4A， 求 原 线 圈 中 的 电 流 。 解 析 ： 对 于 理 想 变 压 器 ， 输 入 功 率 与 输出 功 率 相 等 ， 则 有 I1n1 I2n2 I3n3I1 （ I2n2 I3n3） n1 （ 1 60 4 600） 1100 2.24A 小 结 ：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