1、,5.4 变压器,在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而日常照明电路的电压是220V，那么如何解决这一问题呢？,生活中需要各种电压,需改变电压，以适应各种不同电压的需要。,变压器,变压器就是改变交流电压的设备,送电过程,在输电过程中，电压必须进行调整。,形形色色的变压器,城乡变压器,各式变压器,可拆式变压器,变电站的大型变压器,观察变压器结构,2.示意图,一、变压器的构造,铁芯,原线圈,副线圈,3.电路图中符号,铁芯与线圈互相绝缘,1.构造：,（1）闭合铁芯,（2）原线圈(初级线圈),（3）副线圈(次级线圈),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
2、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。,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),二、变压器的工作原理,思考:若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2?,=0,互感现象,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。,无磁损,无铜损,无铁损,理想变压器的特点：,理想变压器模型,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
3、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。,理想变压器也是一个理想化模型。,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。,三、理想变压器的变压规律,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,若不考虑原副线圈的内阻有 U1=E1 U2=E2,1、n2 n1 U2U1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。,理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比,理想变压器输入功率等于输出功率,即:,U
4、1I1=U2I2,P入= P出,四、理想变压器的变流规律,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,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,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U2n2U1/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
5、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I1n2I2/n1.,3负载制约 (1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2P负1P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，I2P2/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，P1P2； 即变压器的输入功率是由输出功率决定的,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RI2P2P1I1. (2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数
6、比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2U2I2P2P1I1.,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( ) 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,AB,课堂互动讲练,图543,BC,【练习】一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100的负载电阻，如图所示。 （1）当
7、原线圈接在44V直流电源电源上时，电压表示数为_V,电流表示数为_A. （2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A,此时输入功率为_W.,0,0,44,0.44,19.36,如图545所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n11100 匝接入电压U1220 V的电路中 (1)要求在两个副线圈上分别得到电压U26 V，U3110 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？,图545,【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
8、系 (2)根据原、副线圈的功率关系确定电流关系,【答案】 (1)30 匝 550匝 (2)0.36 A,【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,图546,C,图547,AA1示数变大，A1与A2示数的比值不变 BA1示数变大，A1与A2示数的比值变大 CV2示数变小，V1与V2示数的比值变大 DV2示数不变，V1与V2示数的比值不变,AD,【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
9、由I2和匝数比决定,变式训练3 (2011年嘉兴高二检测)如图548所示有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交流电源上，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,图548,A,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,电流互感器,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,使用时把原线圈与电路串联，原线圈
10、匝数少于副线圈匝数,钳式电流仪,例4.为了保证用电安全，家庭居室的室内电路前端一般都安装漏电保护开关，如图所示是保护开关的电路原理简图,问： （1）电路正常工作时，b线圈是没有电流的，原因是什么？ （2）如果站在地上的人不小心接触火线时，b线圈为什么会产生感应电流？,解析 发电厂的零线是接地的，漏电保护开关有一个结构和变压器相似的电流互感器，其铁芯的a侧有两个形状、绕向和匝数都完全相同的线圈（图中分别用实线和虚线表示），它们分别将用电器和火线、零线串联起来，220V交变电流在MNO、GRK与发电厂之间流过；铁芯的b侧有另一个线圈与电磁继电器J的线圈（图中未画出）并联，室内电路正常工作时，b线圈没有电流，J保持导通状态，当漏电时，b线圈便会产生感应电流，推动电磁继电器J切断用电器的电路，从而防止事故的发生,答案 （1）电流互感器a侧两线圈完全相同，流过两线圈的电流大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消，b侧线圈磁通量总为零而不变，线圈中不产生感应电流,（2）火线的电流有一部分流经人体，经大地流回发电厂，a侧两线圈电流大小不等，产生“剩余电流”在铁芯中产生变化的“剩余磁通”，b侧线圈中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流,
