第五章第五章 交变电流交变电流 学案学案4 4 变压器变压器复习提问复习提问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是？法拉第电磁感应定律内容是？用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 在在我们使用的各种用电器中，所需的电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？，那么如何解决这一问题呢？需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。变压器变压器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( (次级线圈次级线圈) )一、变压器的原理一、变压器的原理一、变压器的原理一、变压器的原理问题：问题：变变压器原副压器原副线圈不相线圈不相通，那么通，那么在给原线在给原线圈圈接交变接交变电压电压U1后，后，副线圈电副线圈电压压U2是怎是怎样产生的样产生的？ 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)=0一、变压器的原理一、变压器的原理思考：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?关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈1 1 1 1通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的由互感现象知由互感现象知C正确正确理想变压器无漏磁理想变压器无漏磁原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁场联系在一起原副线圈通过磁场联系在一起思考：思考：原、副线圈的电压与什么因素有关系？请你原、副线圈的电压与什么因素有关系？请你根据所学过的知识进行猜想。根据所学过的知识进行猜想。实验：实验：探究变压器线圈两端电探究变压器线圈两端电压与匝数的关系压与匝数的关系 二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系思考：思考：原、副线圈的电压与什么因素有关系？请你原、副线圈的电压与什么因素有关系？请你根据所学过的知识进行猜想。根据所学过的知识进行猜想。实验：实验：探究变压器线圈两端电探究变压器线圈两端电压与匝数的关系压与匝数的关系 二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系原线圈原线圈副线圈副线圈电压电压U1匝数匝数n1匝数匝数n2电压电压U2数据记录及处理数据记录及处理二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系实验结论误差允许范围内误差允许范围内二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系思考：思考： 1 1、实际的、实际的变压器在运行时，哪些地方有能量变压器在运行时，哪些地方有能量损耗呢？损耗呢？ 2、为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变为什么铁芯是闭合的？在变压器通过交变磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系演示：演示：将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化。察接在副线圈两端的小灯泡亮度变化。分析：分析：若无铁芯或铁芯不闭合时，原线圈中的磁通量只有一小若无铁芯或铁芯不闭合时，原线圈中的磁通量只有一小部分贯穿副线圏。部分贯穿副线圏。二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系 有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁通量集有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁通量集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用。的作用。 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器原、副线圈的电压与匝数的关系。圈的电压与匝数的关系。理论推导理论推导二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的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：理想变压器模型理想变压器模型理想变压器模型理想变压器模型没有能量损失的变压器没有能量损失的变压器二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系1、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 实验和理论分析都表明：理想变压器实验和理论分析都表明：理想变压器原副线圈的原副线圈的电压电压跟它们的跟它们的匝数匝数成成正比正比二、电压与匝数的关系二、电压与匝数的关系如图所示，一输入电压为如图所示，一输入电压为220 V、输出电压为、输出电压为36 V的变压器副线的变压器副线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈匝线圈，然后将原线圈接到接到220 V交流电源上，测得新绕线圈交流电源上，测得新绕线圈 的端电压为的端电压为1 V，按理想，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A1 100,360 B1 100,180C2 200,180 D2 200,3602 2 2 2由由U1 U2 U3n1 n2 n3可得可得n1n3U1/U31 100匝，匝，n2n1U2/U1180匝匝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: : U1I1=U2I2P入入= P出出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的跟它们的匝数匝数成成反比反比此公式只适用于一个副线圈的变压器此公式只适用于一个副线圈的变压器三、电流与匝数的关系三、电流与匝数的关系如图所示，在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈如图所示，在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原、副线圈匝数分别为匝数分别为n1600，n2120，电源电压，电源电压U1220 V，原线圈中串联，原线圈中串联一个一个0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则的保险丝，为保证保险丝不被烧毁，则()A负载功率不能超过负载功率不能超过44 WB副线圈电流最大值不能超过副线圈电流最大值不能超过1 AC副线圈电流有效值不能超过副线圈电流有效值不能超过1 AD副线圈电流有效值不能超过副线圈电流有效值不能超过0.2 A由由P入入P出出可知可知P入入U1I144 W又由又由U1/U2n1/n2得得U244 V，故，故I2不能大于不能大于1 A，负载功率，负载功率不超不超44 W.3 3 3 3用用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是输出电压是110 V，通过负载的，通过负载的电流图象电流图象如图所示，则如图所示，则()A变压器输入功率约为变压器输入功率约为3.9 WB输出电压的最大值是输出电压的最大值是110 VC变压器原、副线圈匝数比是变压器原、副线圈匝数比是1 2D负载电流的函数表达式负载电流的函数表达式0.05sin(100t/2)An1:n2=U1:U2=2：1 i0.05sin(100t)A 4 4 4 41.1.自耦变压器自耦变压器U2U1ABPU1U2n1n2升压变压器升压变压器n1n2U1U2降压变压器降压变压器 自耦变压器的自耦变压器的原副线圈共用一原副线圈共用一个线圈个线圈四、几种常用变压器四、几种常用变压器思考：交流电压表有一定思考：交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接测量力也有限，不能直接测量过高的电压。如何测量高过高的电压。如何测量高压线上的交流电压？压线上的交流电压？四、几种常用变压器四、几种常用变压器2.2.互感器互感器 A电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器V 使用时把原线圈与电路并使用时把原线圈与电路并联，原线圈匝数多于副线圈联，原线圈匝数多于副线圈匝数匝数 使用时把原线圈与电路串使用时把原线圈与电路串联，原线圈匝数少于副线圈联，原线圈匝数少于副线圈匝数匝数四、几种常用变压器四、几种常用变压器四、几种常用变压器四、几种常用变压器为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图图5519所示，两变压器匝数分别为所示，两变压器匝数分别为n1、n2和和n3、n4，a和和b是交流是交流电表，则电表，则()An1n2Bn3n4Ca为交流电流表，为交流电流表，b为交流电压表为交流电压表Da为交流电压表，为交流电压表，b为交流电流表为交流电流表左图是电压互感器，左图是电压互感器，a为交流电压表，为交流电压表，把高电压经过变压器降压后测量，所以把高电压经过变压器降压后测量，所以n1n2右图为电流互感器，右图为电流互感器，b为交流电流表为交流电流表把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以把大电流经过变压器减为小电流再测量，所以n3n45 5 5 51.理想变压器在正常工作时，原、副线圈中理想变压器在正常工作时，原、副线圈中一定一定相同相同的物理量是的物理量是()A每匝线圈中磁通量的变化率每匝线圈中磁通量的变化率B交变电流的频率交变电流的频率C原线圈的输入功率和副线圈的输出功率原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势2如图所示，为一理想变压器，如图所示，为一理想变压器，原、副线圈匝数比为原、副线圈匝数比为20 1，两，两个标有个标有“12 V,6 W”的小灯泡并的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表电压表和电流表(可视为理想电可视为理想电表表)的示数分别是的示数分别是()A120 V,0.10 A B240 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 A由由U1：U2n1:n2得，得，U1240VP1P26W212W又又P1U1I1可得可得I1 0.05AI2P/U20.1 A 由由U1 U2n1 n2 得得U1110 V 又又I1 I2n2 n1 得得I10.2 A 4.普通的交流电流表不能直接接普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，通常要通过电流互感器来连接，如图所示，图中电流互感器如图所示，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少一侧线圈的匝数较少，工作时，工作时电流为电流为Iab，cd一侧线圈的匝数一侧线圈的匝数较多较多，工作时电流为，工作时电流为Icd，为了，为了使电流表能正常工作，则使电流表能正常工作，则()Aab接接MN、cd接接PQ，IabIcdBab接接MN、cd接接PQ，IabIcdCab接接PQ、cd接接MN，IabIcdDab接接PQ、cd接接MN，IabIcd根据单一副线圈的理想变根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得匝数比的倒数，可得ab接接MN、cd接接PQ，IabIcd课堂收获课堂收获 本节课学习中，我们学到了哪本节课学习中，我们学到了哪些知识？使用了哪些思想方法？请些知识？使用了哪些思想方法？请同学们总结归纳。同学们总结归纳。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：变压器只能改变现象：变压器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：P入入P出出谢谢观看谢谢观看!