高中物理5.4《变压器》课件（人教版选修3-2）

欢迎进入物理课堂 第四节变压器 第五章交变电流 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 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 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 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 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U2 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 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 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 U1 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 n1U2 U1 升压变压器 n2 n1U2 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 U2I2 I1 I2 U2 U1 n2 n1 P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 I1 I2 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 1 电压关系 2 电流关系 根据P入 P出 I1U1 I2U2 I3U3 I1n1 I2n2 I3n3 U1 2 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 P2 2 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 3 互感器 分类 电压互感器和电流互感器 n2 180 180 3A 解 所以 3A 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 L3 L4 L1 U1 L2 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I2 1A 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 I3n3 I1 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 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全