5.4变压器

复习提问1、产生感应电动势条件是什么？3、什么是互感现象？2、法拉第电磁感应定律内容在输电过程中，电压必须进行调整。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1~2万伏录音机6V9V12V彩色电视机显像管3~4万伏在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？生活中需要各种电压需改变电压，以适应各种不同电压的需要。变压器就是改变交流电压的设备城乡变压器各式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器观察变压器结构2.示意图一、变压器的构造铁芯原线圈副线圈3.电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘n1n21.构造：（1）闭合铁芯（2）原线圈(初级线圈)（3）副线圈(次级线圈)思考与讨论把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。问题：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？点击下图观看实验动画模拟变压器原理变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)二、变压器的工作原理思考：若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?=0～～——互感现象思考：原、副线圈的电压与什么因素有关系？请你根据所学过的知识进行猜想。三、变压器的变压规律实验：探究变压器线圈两端电压与匝数的关系原线圈副线圈电压U1匝数n1匝数n2电压U2数据记录及处理实验：探究变压器线圈两端电压与匝数的关系实验结论误差允许范围内2121nnUU～～思考：1、实际的变压器在运行时，哪些地方有能量损耗呢？2、为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？演示：将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化。请根据互感原理推导变压器原、副线圈的电压与匝数的关系。理论推导～～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分别是：若不考虑原副线圈的内阻有U1=E1U2=E22121nnUU理想变压器的变压规律tΔΔΦnE11tΔΔΦnE22I1U2U1n1n2I2R~2121nnEE原线圈副线圈铁芯U1U2n1n2∽无磁损无铜损无铁损理想变压器的特点：理想变压器模型——没有能量损失的变压器理想变压器也是一个理想化模型。1、n2n1U2U1——升压变压器2、n2n1U2U1——降压变压器2121nnUU实验和理论分析都表明：理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比1、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为()A、36匝B、72匝C、720匝D、1440匝C课堂练习理想变压器输入功率等于输出功率即:U1I1=U2I2P入=P出121221nnUUII四、理想变压器的变流规律理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比此公式只适用于一个副线圈的变压器2、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=______。1803A课堂练习一、变压器的构造1．示意图2．符号二、变压器的工作原理：1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流2、能量转化：电能→磁场能→电能3、理想变压器：三、理想变压器的变压、变流规律：5.4变压器小结2121nnUU1221nnIIP入＝P出3、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B课堂练习AV~R1R2SA.U增大、I增大、P1增大C.U减小、I减小、P1减小D.U不变、I减小、P1不变B.U不变、I减小、P1增大练4、如图所示：理想变压器的原线圈接高电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电压表的示数U、交流电流表的示数I和用电器上R1的功率P1将分别是：D5、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端加一定交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA∶PB＝________，两电阻两端电压之比UA∶UB＝________．I1/I2=n2/n1=1/4PA/PB=I21R/I22R=1/1616/1UA/UB=I1R/I2R=1/41/4学以致用，知识延伸思考：交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的电压。如何测量高压线上的交流电压？1.互感器A电流互感器电压互感器V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五、常用变压器2.自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器n1n2U1U2降压变压器问题:有没有只用一组线圈来实现变压的变压器?自耦调压器低压小容量的自耦变压器，其二次绕组的接头C常做成沿线圈自由滑动的触头，它可以平滑地调节自耦变压器的二次绕组电压，这种自耦变压器称为自耦调压器。六、有多个副线圈的理想变压器一个原线圈多个副线圈的理想变压器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3,相应的电压分别为U1、U2和U3,相应的电流分别为I1、I2和I3,根据变压器的工作原理可得:n1n2n3U1U2U32121nnUU3131nnUU3232nnUU332211UIUIUI332211nInInI得根据出入PPn1n2n3U1U2U31.如图所示,变压器的原线圈及两个副线圈匝数比为n1∶n2∶n3=4∶2∶1,所连接的三个小灯泡消耗的功率相同,则流过每个灯泡的电流之比I1∶I2∶I3=_____________;三个灯泡的电阻之比为R1∶R2∶R3=___________.U2=n2U1/n1U3=n3U1/n1I1U1=I2n2U1/n1+I3n3U1/n1I2U2=I3U3n1I1=n2I2+n3I34I1=2I2+I3=4I2I1U1=I2U2+I3U3I2/I3=U3/U2=n3/n2=1/2I1=I2I1：I2：I3=1：1：21：1：2P=I2RR2/R3=（I3/I2）2=4R1=R2R1：R2：R3=4：4：14：4：12、如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则()A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率增大C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大K由a合到b时，n1减小，由U2/U1=n2/n1，可知U2增大P2=U22/R随之增大，而P1=P2，又P1=I1U1，从而I1增大，A正确；K由b合到a时，与上述情况相反，P2将减小，B正确I1=(n2/n1)I2=(n2/n1)U2/R=(n2/n1)2U1/RI1=(n2/n1)I2=(n2/n1)U2/R=(n2/n1)2U1/RADU1I1I2n1n2U2R变压器输入输出电压、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/n1·U14.I2由U2和负载决定；I2＝U2／R5.I1由I2和匝数比决定；I1＝n2/n1·I23、在绕制变压器时，某学生误将两个线圈绕在如图所示变压器左右两臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中部的臂，已知线圈的匝数之比n1:n2＝2：1.在不接负载的情况下，则（）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110VBD