第四节 变压器

(共17张PPT)
变 压 器
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 4.2V 4.4V 5.3V 黑白电视机显像管 几万伏
录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管 十几万伏
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？
几种常见的变压器
一、变压器的构造
1.示意图
U1
U2 ∽
n1
n2
∽
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
n1
n2
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
U1
U2 ∽
n1
n2
∽
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
∽
U1
U2
n1
n2
∽
思考：若给原线圈接直流电压U1，
副线圈电压U2 ？
U2＝0
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
三、理想变压器的变压规律
I1
I2
n1
n2
U1
U2
原、副线圈中产生的感应电动势分别是：
E1=n1 / t
E2=n2 / t
若不考虑原副线圈的内阻有
U1=E1
U2=E2
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 >n1 U2>U1 -----升压变压器
n2 四、理想变压器的变流规律
1.理想变压器输出功率应等于输入功率
即:
U1I1=U2I2
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
此公式只适用于一个副线圈的变压器
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。
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
I1
I2
n1
n2
U2
R
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
五、几种常用变压器
1.自耦变压器
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
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？
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
2.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
钳式电流仪
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、理想变压器的变压规律
U1/U2=n1/n2
四、理想变压器的变流规律：
I1/I2=n2/n1
五、常用变压器
小结
练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．3mA B．0
C．48mA D．与负载R的值有关
B