1、第五章第五章 交变电流交变电流 4 变压器变压器本节课主要内容：本节课主要内容：3 3、电压和匝数的关系、电压和匝数的关系1 1、变压器的结构、变压器的结构2 2、变压器的工作原理、变压器的工作原理复习提问1 1、产生感应电动势条件是什么？产生感应电动势条件是什么？3 3、什么是互感现象？什么是互感现象？2 2、法拉第电磁感应定律内容法拉第电磁感应定律内容只要穿过线圈的磁通量发生变化只要穿过线圈的磁通量发生变化tNE手机电压手机电压3 34.2V4.2V半导体收音机电源半导体收音机电源电压电压不超过不超过10V10V电视机电视机显像管却显像管却需需要要10KV10KV以上以上电压电压洗衣机等家
2、用洗衣机等家用电器电压电器电压220V220V 家庭供电是家庭供电是220V,怎样满足我们怎样满足我们对不同用电器的需求呢？对不同用电器的需求呢？变压器变压器就是就是改变改变交流交流电压电压的设备的设备变压器变压器城乡变压器城乡变压器各式变压器各式变压器可拆式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器变压器的主要构成？变压器的主要构成？2.2.示意图示意图铁芯铁芯原线圈原线圈副线圈副线圈3.3.电路图中符号电路图中符号铁芯与线圈互相绝缘铁芯与线圈互相绝缘n1n21.1.构造：构造：（1 1）闭合铁芯）闭合铁芯 （2 2）原线圈）原线圈(初级线圈初级线圈)（3 3）副线圈）副线圈(次
3、级线圈次级线圈)u变压器的工作变压器的工作原理原理？变压器的原理变压器的原理U1U2 n1n2 0t互感互感思考思考:若给原线圈接直流电压若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压副线圈电压U2?=0 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能电能 磁场能磁场能 电能电能转化转化(U1、I1)(变化的磁场变化的磁场)(U2、I2)故变压器只有工作在故变压器只有工作在交流电路交流电路中。（原中。（原线圈接的电流、电压要变，才会有线圈接的电流、电压要变，才会有互感互感现象现象，变压器才可以起到变压作用。），变压器才可以起到变压作用。）u什么是理想变压器？理想变压
4、器线圈什么是理想变压器？理想变压器线圈 两端的两端的电压与匝数电压与匝数之间有什么关系？之间有什么关系？无磁损无磁损无铜损无铜损无铁损无铁损理想变压理想变压器的特点：器的特点：没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设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备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到97%97%99%99%，所以理论研究时我们把它当成，所以理论研究时我们把它当成100%100%（理想（理想变压器）是没有问题的。变压器）是没有问题的。请根据互感原理推导变压器原、副线请根据互感原理推导变压
5、器原、副线圈的圈的电压与匝数电压与匝数的关系。的关系。理论推导理论推导I1I2n1n2U1U2根据根据法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律得：原、副线圈中产生的得：原、副线圈中产生的感应电动势分别是：感应电动势分别是：E E1 1=n=n1 1/t tE E2 2=n=n2 2/t t若若不考虑原副线圈的内阻不考虑原副线圈的内阻有有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnUU2121nnEE1、n2 n1 U2U1升压升压变压器变压器2、n2 n1 U2 U1降压降压变压器变压器2121nnUU 三、理三、理想变压器原副线圈的想变压器原副线圈的电压电压跟跟它们的它
6、们的匝数匝数成成正比正比 理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流与匝数电流与匝数之之间有什么关系呢？间有什么关系呢？理想变压器输入功率等于输出功率理想变压器输入功率等于输出功率即即:121221nnUUII理想变压器原副线圈的理想变压器原副线圈的电流电流跟它们跟它们的的匝数匝数成成反比反比有有一一个原线圈多个副线圈个原线圈多个副线圈的理想变压器的理想变压器的电压、电流关系的电压、电流关系2121nnUU3131nnUU3232nnUU（1 1）电压关系）电压关系（2 2）电流关系）电流关系根据根据P P入入=P=P出出，I I1 1U U1 1=I=I2 2U U2 2+I+I3 3U
7、U3 3 I I1 1n n1 1=I=I2 2n n2 2+I+I3 3n n3 3一、变压器的构造一、变压器的构造 1 1示意图示意图 2 2符号符号二、变压器的工作原理：二、变压器的工作原理：1 1、互感互感现象：变压器现象：变压器只能改变只能改变交流电交流电的电压和电流的电压和电流 2 2、能量转化：电能、能量转化：电能磁场能磁场能电能电能 3 3、理想变压器：理想变压器：三、理想变压器的三、理想变压器的变压变压、变流变流规律：规律：小小结结2121nnUU1221nnIIP入入P出出变压器不改变交变电流的频率变压器不改变交变电流的频率重点难点突破 1.理想变压器的特点理想变压器的特点
8、(1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量。原、副线圈的电阻不计，不产生热量。(2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。量无差别。(3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。输入功率等于副线圈的输出功率。一、理想变压器的规律一、理想变压器的规律考点题型设计重点难点突破 1电压制约电压制约 当变压器原、副线圈的匝数比当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，一定时，输出电压输出电压U2由输入电压决定由输入电压决定，即，即U2n2U1/n1 2电流制约电流制约 当变压器原、副线圈的匝数比当变压器
9、原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，一定，且输入电压且输入电压U1确定时，确定时，原线圈的电流原线圈的电流I1由副由副线圈中的输出电流线圈中的输出电流I2决定决定，即，即I1n2I2/n1二、变压器工作时的二、变压器工作时的制约关系制约关系及及动态分析动态分析 3负载制约负载制约 变压器变压器副线圈中副线圈中的功率的功率P2由用户负载决定由用户负载决定，P2P负负1P负负2 变压器副线圈中的电流变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压由用户负载及电压U2确定确定，I2P2/U2 总功率总功率 P入入P出出 （P1P2）即变压器的即变压器的输入功率是由输出功率决定输入功率是由输出功率决定的。的
10、。4对理想变压器进行对理想变压器进行动态分析动态分析的两种常见情况的两种常见情况 原、副线圈原、副线圈匝数比不变匝数比不变，分析各物理量随，分析各物理量随负载电阻负载电阻变化而变变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是化的情况，进行动态分析的顺序是RI2P2P1I1 负载电阻不变负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1特别提醒特别提醒(1)理想变压器将电能由原线圈传理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是给副线圈时总是“量出为入量出为入”，即，即用户消耗用户消耗多少，原线圈
11、就提供多少，因而输出功率决多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率。定输入功率。(2)可以把理想变压器的副线圈看做给用户可以把理想变压器的副线圈看做给用户供电的无内阻电源，对负载电路进行动态供电的无内阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方分析时，可以参照直流电路动态分析的方法。法。U U1 1I I1 1I I2 2n n1 1n n2 2U U2 2R R输入输出输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系电压、电流、功率大小之间的因果关系 P P1 1P P2 21 1.U.U1 1由由电源电源决定决定2.I2.I2 2由由U U2 2和和负载负载决定决定 I
12、 I2 2U U2 2R R3 3.输入功率输入功率P P1 1由由输出功率输出功率P P2 2决定决定 小小结结题型题型2理想变压器各物理量的动态分析理想变压器各物理量的动态分析D AA1的示数不变，的示数不变，A2的示数增大的示数增大 BA1的示数增大，的示数增大，A2的示数增大的示数增大 CV1的示数增大，的示数增大，V2的示数增大的示数增大 DV1的示数不变，的示数不变，V2的示数减小的示数减小 解析：解析：V1测量电源的输出电压，故其示数测量电源的输出电压，故其示数不变；当传感器不变；当传感器R2所在处出现火警时，所在处出现火警时，R2阻值减小，副线圈电路总电阻变小，副线阻值减小，副线圈电路总电阻变小，副线圈电压不变，由闭合电路欧姆定律可知，圈电压不变，由闭合电路欧姆定律可知，副线圈总电流副线圈总电流I变大，电阻变大，电阻R3电压电压U3IR3变大，变大，R1与与R2并联的电压变小，电压表并联的电压变小，电压表V2示数变小，电流表示数变小，电流表A2示数变小，副线圈电示数变小，副线圈电流变大，原线圈电流变大，电流表流变大，原线圈电流变大，电流表A1示数示数变大；故选项变大；故选项D正确。正确。
