3-2__5.4《变压器》精品课件_新人教版选修3-2

特别提醒：理想变压器的副线圈可看做给用户供 电的无阻电源，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法．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．对理想变压器，下列说法中正确的是( AB ) A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增 大而增大 B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大 而增大 C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而 变化 D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
图5－4－8
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？
2.互感器
钳式电流仪
电压互感器
使用时把原线圈与 电路并联，原线圈匝 数多于副线圈匝数
V
A
电流互感器
使用时把原线圈与 电路串联，原线圈匝 数少于副线圈匝数
【规律总结】
对于理想变压器来说，
变压公式和输入功率等于输出功率是
普通适用的规律，但对于有几个副线
圈的理想变压器，电流公式就不能使 用了．
变式训练 2 一理想变压器原、副 线圈的匝数比为 n1∶n2＝1∶2， 电 源电压 u＝220 2sinωt V，原线圈 电路中接入一熔断电流 I0＝1 A 的 保险丝， 副线圈中接入一可变电阻 R，如图 5－4－6 所示，为了使保 险丝不致熔断，调节 R 时，其阻 值最低不能小于( C )
3．负载制约 (1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2 ＝P负1＋P负2＋„； (2)变压器副线圈中的电流I2 由用户负载及电压U2 确定，I2＝P2/U2； (3)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是 “量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供 多少，因而输出功率决定输入功率，P1＝P2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
特别提醒：理想变压器的副线圈可看做给用户供 电的无阻电源，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法．
变压器的动态分析
例3 (2010年高考天津卷)为探究理想变压器原、副线
圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的 正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路 中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想 交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如 图5－4－7所示．当开关S闭合后( AD ) 图5－4－7 A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变 B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大 C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大 D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变
【规律总结】
处理这类问题的关键是要分清变
量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系和 制约关系，在理想变压器中，U2 由U1 和匝数比 决定；I2 由U2 和负载电阻决定．I1 由I2 和匝数比 决定．
变式训练3
(2011年嘉兴高二检测)如图5－4－8所
示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交
几种常见的变压器
变电站的大型变压器
城乡变压器
各式变压器
可拆式变压器
一、变压器的构造
1.构造：
铁芯
（1）闭合铁芯 （2）原线圈(初级线圈)
（3）副线圈(次级线圈)
原线圈 副线圈
2.示意图
3.电路图中符号
n1 n2
铁芯与线圈互相绝缘
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。
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载
电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是
R→I2→P2→P1→I1.
(2)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 ， 进 行 动 态 分 析 的 顺 序 是 n1 、
n2→U2→I2→P2→P1→I1.
～
～
根据法拉第电磁感应定律 得：原、副线圈中产生的 感应电动势分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t U1=E1 U2=E2
I1
I2 n2 U2
U1 n1
E1 n1 E2 n2
U 1 n1 U 2 n2
若不考虑原副线圈的内阻有
理想变压器原副线圈的电压跟它们 的匝数成正比
U1 n1 U 2 n2
A．440 Ω C．880 Ω B．440 2 Ω D．880 2 Ω
图5－4－6
解析：选 C.当原线圈电流为 I1＝I0＝1 A 时，副线圈 n1 1 中电流 I2＝ I1＝ A. n2 2 Um 原线圈两端电压为 U1＝ ＝220 V. 2 n2 2 则副线圈两端电压为 U2＝ U1＝ ×220＝440 V. n1 1 U2 因此负载电阻的最小值为： min＝ ＝880 Ω.故 C 正 R I2 确．
课堂互动讲练
对变压器原理的理解
例1 如图 5－4－3 所示的理想变
压器， 原副线圈的匝数比 n1∶n2＝1∶ 2，U1＝220 2sinωt V，n1＝1100 匝， 以下说法中正确的是(
A． 穿过原、 副线圈磁通量的变化率之比为 1∶2 B．穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相 等，均为 0.2 2 V C． 副线圈每一匝产生的电动势有效值相等， 原、 均为 0.2 V D．原、副线圈电动势的瞬时值之比为 1∶2
此公式只适用于一个副线圈的变压器
功率关系 理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输 入功率等于输出功率．当副线圈为断路时， 原线圈输入功率为零．对有多个副线圈输出 时，输入功率等于副线圈上输出功率之和． 频率关系 变压器不能改变交变电流的频率． 在原线圈中接上周期性变化的电流在副线圈 中激发出同频率的交流电．
4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载
电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是
R→I2→P2→P1→I1.
(2)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 ， 进 行 动 态 分 析 的 顺 序 是器的工作原理 ——互感现象
～
～
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：
电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2? =0

故变压器只有工作在交流电路中。（原线 圈接的电流、电压要变，才会有互感现象， 变压器才可以起到变压作用。） 因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所 以原副线圈中的磁通量，磁通量的变 化量 、磁通量的变化率都相同。
变压器工作时的制约关系 1．电压制约 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时， 输 出 电 压 U2 由 输 入 电 压 U1 决 定 ， 即 U2 ＝ n2U1/n1. 2．电流制约 当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定， 且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由 副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.

理想变压器模型
——没有能量损失的变压器
无铜损
理想变压 器的特点：
无铁损 无磁损
理想变压器也是一个 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 97%～99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想 变压器）是没有问题的。
理论推导
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。
BCD
)
图5－4－3
变压器基本规律的应用
例2 如图5－4－5所示，一台有两个副线圈的变压器，
原线圈匝数n1 ＝1100 匝．接入电压U1 ＝220 V的电路 中． (1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2 ＝6 V，U3 ＝ 110 V，它们的匝数n2，n3分别为多少？ (2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的 两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
【思路点拨】 解题时应特别把握以下两点： (1)原、副线圈的电压与匝数的关系．
(2)根据原、副线圈的功率关系确定电流关系．
图5－4－5
【自主解答】 (1)根据原、副线圈间电压与匝数 的关系， U1 n1 U2 6 由 ＝ 得 n2＝ n1＝ ×1100＝30(匝)， U2 n2 U1 220 U3 110 n3＝ n1＝ ×1100＝550(匝)． U1 220 (2)设原线圈输入电流为 I1，由 P 入＝P 出得： I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3， P2＋P3 20＋60 I1＝ ＝ A≈0.36 A. U1 220 【答案】 (1)30 匝 550匝 (2)0.36 A
5.4《变压器》
变压器
照明灯电压------220伏 机床上照明灯------36伏 半导体收音机电源电压不超过10伏 大型发电机交流电压------几万伏 远距离输电------几十万伏 电视机显像管却需要10000V以上电压 交流便于改变电压，以适应各种不同的需要
变压器就是改变交流电压的设备
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
注：此公式无论副线圈一端是空载还 是有负载，都是适用的。
四、理想变压器的变流规律
理想变压器输入功率等于输出功率
P入= P出
即:
U1I1=U2I2
理想变压器原副线圈的电流跟它们 的匝数成反比
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
流电源上，副线圈电路中接入电阻R1和光敏电阻R2,
各交流电表的内阻对电路的影响不计，当有光照射 电阻R2时，各电表的示数变化情况是( A ) A．电流表A1示数变大 B．电流表A2示数变小 C．电压表V1示数变小 D．电压表V1示数变大
U2 n2 解析：选 A.由 ＝ 可知，n1、n2、U1 不变， U1 n1 U2 U2 不变，光敏电阻的阻值变小，I2＝ R 可得 I2 增大，I1 增大，故选 A.