95.4 变压器

第4节变压器复习1.电感和电容对交变电流也存在阻碍作用，分别用感抗XL=2πfL和容抗XC=1/(2πfC)表示。2、电感和电容对交流的阻碍作用的大小不仅与电感、电容本身有关，还跟交流的频率有关：电感：“通；阻；通；阻。”电容：“通；隔；通；阻。”3.实际应用：扼流圈低频扼流圈（L较大），作用是“通直流、阻所有交流”高频扼流圈（L较小），作用是“通低频、阻高频”直流直流交流交流低频低频高频高频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4.2V4.4V5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V9V12V彩色电视机显像管十几万伏从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些电器设备怎样才能正常工作呢？请看一组数据：能提供不同交变电压的设备——变压器一、变压器三大部件①原线圈(初级线圈)：其匝数用n1表示,与外界交变电源相连，将电能转化成磁场能，产生交变的磁场。②闭合铁芯：绝缘硅钢片叠合而成，形成闭合磁路，减少磁场能损失。③副线圈(次级线圈)：其匝数用n2表示，与负载用电器相连,将磁场能转化成电能输出。变压器电路符号注意变压器的原、副线圈并未直接相连思考与讨论另一个线圈连到额定电压为3.8V的小灯泡上。小灯泡可能发光吗把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯，一个线圈连到学生电源的两端。分别通以两种电流：(1)恒定直流电(2)正弦交流电。请同学们判断并判断分析其原因。二、变压器的工作原理1、原线圈内通直流电，副线圈内感应电流.2、原线圈内通交流电，副线圈内感应电流.3、原线圈内变化的电流在铁芯内产生变化的磁场，副线圈同样处在铁芯的磁场内，将产生感应电流（互感现象）。4、铁芯中的磁场，由原、副线圈分别产生后叠加形成。所以铁芯两边的磁场变化是一样的，即ΔΦ/Δt相同。（忽略磁场能的损失）对于原线圈对于副线圈无有三、理想变压器的规律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。（3）铁芯中的感应涡流不计，铁芯不发热，无铁损现象．（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样．每匝线圈中所产生感应电动势相等，无磁损现象。（2）线圈绕组的电阻不计，无铜损现象．理想变压器满足条件：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，本章研究的变压器可当做理想变压器处理.说明三、理想变压器的规律1、原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势关系是:2、若忽略两线圈的内阻，且线圈内电流都很小，则有：原副线圈两端的电压跟匝数成正比.结论1U1:U2=n1:n2三、理想变压器的规律结论2因为理想变压器无能量损失，所以理想变压器输出功率应等于输入功率。P出=P入U1I1=U2I2也可写成：结合公式：结论3理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比。得出：说明：此公式只适用于一个副线圈的变压器的情形。如有多个副线圈，只能按照能量守恒的原则来计算。四．理想变压器的原、副线圈的基本关系＝…．（1）理想变压器输出功率决定输入功率。当副线圈空载（未接用电器）时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零。输入功率随着负载的变化而变化。若同时有多组副线圈工作，则U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn成立．说明：（2)理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比所决定。无论副线圈是否有负载，是单组还是多组，每组副线圈两端电压与原线圈两端电压都满足332211nUnUnU讨论：如何实现用变压器升高或降低电压？当n2n1时，有U2U1当n2n1时，有U2U1根据：U1/U2=n1/n2-----升压变压器-----降压变压器变压器由两个线圈组成：一个为原线圈，另一个为副线圈。这两个线圈的电压不同．作为高压线圈的匝数多、通过的电流小，根据焦耳定律和节材原则，应用较细的导线绕制；作为低压线圈的匝数少、通过的电流大，根据焦耳定律和节能原则，应当用较粗的导线绕制．因此，我们打开变压器时看到两个线圈粗细不同，用粗导线绕制、匝数少的线圈为低压线圈，用细导线绕制、匝数多的线圈为高压线圈。千万不能接错线圈！！！课堂练习1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1，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A1的示数12mA，则电流表A2的示数为（）A．3mAB．0C．48mAD．与负载R的值有关B3、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=______。1803A2、一台理想降压变压器接入10kV的线路中降压并提供200A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率是（）A.5A，250V，50kWB.5A，10kV，50kWC.200A，250V，50kWD.200A，10kV，2×103kWA4、如图所示,理想变压器的初级线圈接交流电源,次级线圈接阻值为R的负载电阻.若与初级线圈连接的电压表V1的示数为U1,与次级线圈连接的电压表V2的示数为U2,且U2U1,则以下判断中正确的是（）A.该变压器输入电流与输出电流之比为U1∶U2B.该变压器输入功率与输出功率之比为U2∶U1C.通过负载电阻R的电流I2=U2/RD.通过初级线圈的电流I1=U22/U1R课堂练习CD5、如图所示，理想变压器的输入端电u=311sin100πt(V)，原副线圈的匝数之比为n1:n2=10:1；若图中电流表读数为2A，则（）A．电压表读数为220VB．电压表读数为22VC．变压器输出功率为44WD．变压器输入功率为440WBC难点突破难点一：多个副线圈问题例题1：如图所示,理想变压器原线圈的匝数为1000匝,两个副线圈的匝数分别为n2=50匝和n3=100匝,L1是“6V2W”的小灯泡，L2是“12V4W”的小灯泡，当n1接上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为?例题2：如图所示,理想变压器有两个副线圈,原线圈1接220V交流电源,副线圈2的匝数为30匝,两端接有“12V12W”的灯泡L，副线圈3的输出电压为110V，两端接有电阻R.若L正常发光且通过R的电流为0.4A,求：(1)副线圈3的匝数n3;(2)原线圈1的匝数n1和通过它的电流I1.(1)275匝(2)550匝0.255A解题关键：电流关系是由电压关系和功率关系推导出来！例题3：如图,在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比为N1:N2=2:1，在不接负载的情况下，设线圈1两端输入电压为U1=220V，则线圈2输出电压的U2为（）难点突破难点二：铁芯有多个臂问题A．110VB、55VC、220VD、440VB解题关键：原副线圈的磁通量变化不相等应用1、自耦变压器降压变压器升压变压器自耦变压器的原副线圈共用一个线圈应用2.互感器用途：把高电压变成低电压，或把大电流变成小电流．①电压互感器②电流互感器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。例：钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图（a）中电流表的读数为1.2A。图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则：（）A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图（b）的读数为3.6AC1、一理想变压器原线圈接交流，副线圈接电阻，下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍？（）A．次级线圈的匝数增加为原来的2倍B．初级线圈的匝数增加为原来的2倍C．负载电阻变为原来的2倍D．副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍课后练习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、不能确定课后练习3.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则（）A.a为电流表，b为电压表B.a为电压表，b为电流表C.线路输送电功率是2200WD.线路输送电功率是2.2×106WBD小结一、变压器的构造1．示意图2．电路图中符号3．构造：二、变压器的工作原理：1、互感现象：原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。2、能量转化：电能→磁场能→电能3、理想变压器P入＝P出三、理想变压器的规律：U1/U2=n1/n2I1/I2=n2/n1