变压器(11)

（一）变压器的原理：1、构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。2、工作原理：在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变的磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要产生感应电动势。当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向负载供电。在副线圈中产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基础。从能量转化的角度，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁场能转化为电能的装置。问：变压器的铁芯起什么作用？变压器对恒定电流不能变压。（二）理想变压器：没有漏磁及发热损失的变压器，即没有能量损失的变压器叫理想变压器。1、实验探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系：（1）保持原线圈匝数不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响；（2）保持副线圈匝数不变，改变原线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响；2、推导理想变压器的变压比公式：2121nnUU时，，变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器；时，，变压器使电压降低，这种变压器叫做降压变压器；当有几组副线圈时，有：12nn12UU12nn12UU332211nUnUnU3、功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，有出入PP4、电流关系：当只有一个副线圈时，1212212211nnUUIIUIUI当有多个副线圈时，332211nInInI问：绕制原副线圈的导线粗细一样吗？粗细不一样。高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线；低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线。需注意的几个问题：（1）变压器输出电压与输入电压的频率相等。（2）当理想变压器原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，确定其他物理量时，依据以下原则：①输入电压U1决定输出电压U2；②输出电流I2决定输入电流I2；③输出功率P2决定输入功率P1；（三）几种常见的变压器：（1）自耦变压器：（2）调压变压器：（3）互感器：电压互感器电流互感器例1、如图所示，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，电流表A1的示数是12mA，则电流表A2的示数为（）A、2mAB、0mAC、48mAD、与负载R的值有关B例2、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1：n2=4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA：PB=_____，两电阻两端的电压之比UA：UB=_______。例3、如图所示，（a）是一理想变压器的电路连接，（b）是在原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象，已知原副线圈的匝数比为10：1，电流表A2的示数为2A，开关S断开，求：（1）变压器输入功率和电压表的示数；（2）将开关S闭合，定性分析电路中三只电表的示数变化情况。例4、如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈1接220V的交流电源，副线圈2的匝数为30匝，两端并有“12V、12W”的灯泡L正常发光，副线圈3的输出电压为110V，接有电阻R，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。例5、在绕制变压器时，某人将两个线圈在如图所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。在不接负载的情况下（）A、当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110VB、当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55VC、当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220VD、当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为110V1:2:21nnBD例6、四个相同的电灯与理想自耦变压器连接，当接上交流电源后，四个电灯均正常发光，则电压之比U1:U2为（）A、1:1B、3:1C、4:1D、5:1C例7、完全相同的灯泡全部正常发光，三个线圈的匝数之比为：____________4:1:2例8、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2：n3=44：3：1，原线圈两端输入电压U1=220V，在变压器输出端如何连接可使一盏“20V10W”灯泡正常发光？如何连接可使一盏“10V5W”灯泡正常发光？通过计算，分别画出连接图。例9、如图（甲）所示，在变压器的输入端串接上一只整流二极管D，在变压器的输入端加上如图（乙）所示的交变电压，设t=0时刻为a“+”、b“—”，则副线圈输出的电压的波形（设c端电势高于d端电势时的电压为正）是图中的（）tUumsin11B例10、加在理想变压器上的的电源的电动势为E，内阻为r，与副线圈相连的负载电阻为R，如图所示，求：（1）原线圈中的电流I1多大时，负载R上获得的功率最大？最大功率多大？（2）负载获得最大功率时，变压器的原、副线圈匝数比多大？小结：本节课主要学习了以下内容：（1）变压器主要由铁芯和线圈组成。（2）变压器可改变交变电流的电压和电流，利用了原副线圈的互感现象。对于理想变压器：（3）日常生活中常见的变压器。出入PP2121nnUU1221nnII