高一物理变压器课件.ppt

变压器 * * * * 额定电压220V 额定电压220V 额定电压3V 显像管10000V以上 生活中用电器的电压 生活中用电器的电压 录音机：6V 打点计时器：4~6V 芯片：几伏到几十伏 电视机显像管：1万多伏 生活中用电器的电压 思考与猜想 把两个没有导线相连的线圈绕在闭合铁环的左右两端，在右边的线圈中接入电流计。要使电流计通过电流，讨论一下有哪些方法？ G 原线圈 （初级线圈） （与电源相连） 副线圈 （次级线圈） （与负载相连） （表面涂有绝缘漆） 闭合铁芯 （薄硅钢片叠成） 副线圈 原线圈 铁芯 电源 用电器 (负载) (初级线圈) (次级线圈) 电路符号： n1 n2 示意图： 变压器的示意图及符号 primary coil secondary coil 思考与讨论 变压器原线圈回路和副线圈回路是不连通的，那输入交流电后电路中的灯为什么会亮？ U1 U2 既然变压器原、副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈上两端的电压U2是怎样产生的？ 思考与讨论 变压器的工作原理 工作原理—— 在原、副线圈中由于有交变电流而发生电磁感应现象，称为互感现象。 i1 B B 电流增大 i2 在变压器通过交变磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起了什么作用？ 铁芯的作用—— 增强磁场，聚拢磁感线，形成磁路的导引作用，同时也减少了能量损失。 思考与讨论 B B 在变压器的原、副线圈中的磁通量Φ是否相同？ B B 理想化的情形，在忽略漏磁的前提下，可以认为穿过原、副线圈的交变磁通量总是相等。即：△φ1=△φ2=△φ，且变化周期（频率）相同。 思考与讨论 1、电磁感应过程： 即互感现象 输入交变电流 （原线圈） 形成交变磁场 （铁 芯） 输出交变电流 （副线圈） 2、能量转化过程： 输入交变电能 （原线圈） 交变的磁场能 （铁 芯） 输出交变电能 （副线圈） 变压器的工作原理 变压器原、副线圈两端的电压U1和U2又有什么关系？ 思考与讨论 ①电压: ②电流: 实验结论: 在不计一切能量损失的情况下 思考与讨论 原线圈 E1= 副线圈 = 所以： (无漏磁 ΔΦ1=ΔΦ2 ) 而 (无绕阻) t n2 DF2 D t n1 DF1 D 理论推导 1、忽略漏磁 2、忽略原、副线圈的电阻 3、忽略铁芯发热 ——理想化模型 理想变压器 → U1决定 U2 → I2 决定 I1 ①电压关系： → P出决定P入 ②功率关系： P入=P出 ③电流关系： 理想变压器的规律 只有一个副线圈，可根据P入=P出和U1／U2＝n1／n2 推导出I1、I2与n1、n2的关系，若副线圈有两个，则I1、I2、I3与n1、n2、n3的关系又如何呢？ a b d c U1 ～ U2 ～ n1 n2 R2 I1 I2 a b U1 ～ n1 I1 U2 ～ n2 R2 I2 U3 ～ n3 R3 I3 n1I1=n2I2+n3I3 思考与讨论 (1) 若 N1N2 则 U1U2 为降压变压器 (2) 若 N1N2 则 U1U2 为升压变压器 如: U1 U2 N1 N2 如: N2 U1 N1 U2 如何设计降压和升压变压器? 思考与讨论 1、实际的变压器中原、副线圈的匝数都很多，如何区分高压线圈和低压线圈？ 变压器中的低压线圈，匝数小，通过的电流较大，为了减少线圈中的发热损耗，必须减小线圈的电阻，故要选用线径较粗的导线绕制。而高压线圈匝数多，通过的电流较小，可用较细的导线绕制。 2、根据上述结论，可知在升压变压器中，原、副线圈中的绕线哪个粗一点？ 原线圈中的绕线要粗一点 思考与讨论 大型变压器铁芯中磁感线的漏失可以忽略，因此电能没有被辐射出去；铜导线绕成的线圈电阻很小，可不计导线上的热损失；硅钢薄片极薄，且彼此绝缘，由于电磁感应产生涡流而引起的热损失也忽略不计。其实际效率可达97%-99.5% ，所以，一般可以将它们认为是理想变压器。 实际中的大型变压器 （1）铜损（原、副线圈有电阻） （2）铁损（铁芯内有涡流） （3）漏磁 1、自耦变压器 2、调压变压器 降压变压器 升压变压器 (也是一种自耦变压器) 应用：实验用的学生电源 几种常用的变压器 3、因互感器是用来测量高电压和强 1、电压互感器： 1）高电压 低电压 2）原线圈并联在高压电路上，副线圈接交流电压表； 2、电流互感器： 1）高电流 低电流 2）原线圈串联在高压电路上，副线圈接交流电流表； 3