3.3变压器 课件（20张PPT）

(共20张PPT)
第三章 交变电流
3 变压器
学习目标
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理。
2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题。
新课引入
不同的用电器对电压有不同的需求，如扫描仪的工作电压12V，手机充电器的工作电压为2.5-5.0V之间，机床照明灯的工作电压为36V……而我们生活用电电压为220V。那么如何满足各个用电器的需求的呢？
几种常见的变压器
高压变压器
杆架式变压器
手机充电器
可拆变压器
一、变压器的原理
1.变压器的构造：
变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载 连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。变压器是用来改变交流电压的装置，变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图所示。
2.变压器的工作原理
变压器的变压原理是电磁感应。如图所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁场，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流。原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。
其能量转化方式为：原线圈的电能 → 磁场能 → 副线圈的电能 。
变压器的输出电压可以改变吗？变压器的输出电压与哪些因素有关？
实验器材
可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)，多用电表，低压交流电源以及导线若干等。
实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
实验原理
(1) 变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。
(2) 本实验通过与副线圈相连接的多用电表，观察原线圈电压变化时，副线圈的输出电压的变化；通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。
实验方法：控制变量法
实验步骤
(1) 按图示电路连接电路
(2) 原线圈接低压交流电源2V，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2= n1，n1，2 n1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
(3) 原线圈接低压交流电源2V，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1= n2，n2，2 n2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
① 保持U1和n1不变，改变n2，研究n2对U2的影响
1 2 3
n2
U2
U1 = V n1= 。
② 保持U1和n2不变，改变n1，研究n1对U2的影响
U1 = V n2= 。
1 2 3
n1
U2
注意事项
(1) 为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12 V；
(2) 为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程试测。
数据分析
根据表格中记录数据可知：理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。
误差分析
(1) 由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差；
(2) 原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差；
(3) 铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
二、电压与匝数的关系
理想变压器：没有能量损耗的变压器，它是一个理想化模型。
实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到95%。所以在精度要求不太高的情况下可当做理想变压器。
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，
即 。
当 n2 >n1 U2>U1 —— 升压变压器
当 n2 升压变压器
降压变压器
随堂练习
1.如图是“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验示意图，a线圈接交流电源，b线圈接交流电压表，不计两线圈的内阻，在实验过程中 (　　)
A.只增加b线圈的匝数，电压表的示数一定增大
B.只增加a线圈的匝数，电压表的示数一定增大
C.同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数一定增大
D.只改变a线圈两端的电压，电压表的示数不变
A
2.如图所示，变压器原线圈接交流高压，降压后通过输电导线给用电器供电，当电键S断开时，图中电压表示数U和电流表示数I的变化是（ ）
A.U、I均变大　　　　　　　
B.U变大，I变小
C.U、I均变小
D.U变小，I变大
B
3.如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断。
(1)熔丝的熔断电流是多大？
(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？
解析：
(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2
根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则U1I1＝U2I2
当I2＝12 mA时，I1即为熔断电流
I1＝I2≈0.98 A.
(2)当副线圈电流为I′2＝10 mA时，变压器的输入功率为P1
所以P1＝P2＝I′2U2＝180 W.
答案：(1)0.98 A　(2)180 W