人教版高中物理變壓器

第 四 節(jié) 變 壓 器第 五 章 交 變 電 流 用 電 器 額 定 工 作 電 壓 用 電 器 額 定 工 作 電壓隨 身 聽(tīng) 3V 機(jī) 床 上 的 照 明 燈 36V掃 描 儀 12V 防 身 器 3000V手 機(jī) 充 電器 4.2V 4.4V 5.3V 黑 白 電 視 機(jī) 顯 像 管 幾 萬(wàn) 伏錄 音 機(jī) 6V 9V 12V 彩 色 電 視 機(jī) 顯 像 管 十 幾 萬(wàn) 伏 但 我 們 國(guó) 家 民 用 統(tǒng) 一 供 電 均 為 220V， 那 么 如 何 使 這 些 額 定 電壓 不 是 220V的 電 器 設(shè) 備 正 常 工 作 的 呢 ？ 一 、 變 壓 器 的 構(gòu) 造1.示 意 圖 U1 U2 n1 n2原線圈 副線圈鐵芯 2.構(gòu) 造 ： （ 1） 閉 合 鐵 芯 （ 絕 緣硅 鋼 片 疊 合 而 成 ）（ 2） 原 線 圈 （ 初 級(jí) 線圈 ） ： 其 匝 數(shù) 用 n1表 示（ 3） 副 線 圈 （ 次 級(jí) 線圈 ） ： 其 匝 數(shù) 用 n2表 示（ 4） 輸 入 電 壓 ： U1; 輸 出 電 壓 ： U2. 3.電 路 圖 中 符 號(hào)n1 n2問(wèn) 題 ： 變 壓 器 副 線 圈 和 原 線 圈 電 路 是 否 相 通 ？ 變 壓 器 原 副 線 圈 不 相 通 ， 那 么 在 給 原 線圈 接 交 變 電 壓 U1后 ， 副 線 圈 電 壓 U2是 怎樣 產(chǎn) 生 的 ？鐵 芯 與 線 圈 互 相 絕 緣 U1 U2 n1 n2 二 、 變 壓 器 的 工 作 原 理 -互 感 現(xiàn) 象 變 壓 器 通 過(guò) 閉 合 鐵芯 ， 利 用 互 感 現(xiàn) 象 實(shí)現(xiàn) 了 電 能 （ U1、 I1）到 磁 場(chǎng) 能 （ 變 化 的 磁場(chǎng) ） 再 到 電 能 （ U2、I2） 轉(zhuǎn) 化 。 原線圈 副線圈鐵 芯 U1 U2n1 n2互 感 現(xiàn) 象 ： 在 原 副 線 圈 中 由 于 有 交 變 電流 而 發(fā) 生 的 互 相 感 應(yīng) 現(xiàn) 象 。若 給 原 線 圈 接 直 流 電 壓 ， U副 線 圈 電 壓 U 2 ？ 閉 合 鐵 芯 實(shí) 現(xiàn) 了 電 能 -磁 場(chǎng) 能 -電 能 的 轉(zhuǎn) 換 ，由 于 原 副 線 圈 中 的 電 流 共 同 產(chǎn) 生 的 磁 通 量 絕大 部 分 通 過(guò) 鐵 芯 ， 使 能 量 在 轉(zhuǎn) 換 過(guò) 程 中 損 失很 小 ， 為 了 便 于 研 究 ， 物 理 學(xué) 中 引 入 了 一 種理 想 化 模 型 -理 想 變 壓 器 。 下 面 我 們 定量 分 析 理 想變 壓 器 的 變壓 規(guī) 律 。無(wú) 磁 損無(wú) 銅 損無(wú) 鐵 損理想變壓器 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 論 ： 原 副 線 圈 兩 端 電 壓 之 比 等 于這 兩 個(gè) 線 圈 的 匝 數(shù) 比 。 次 數(shù) 1 2 3 4 5U1U2 V1 V2研 究 原 副 線 圈 兩 端 電 壓 關(guān) 系 的 實(shí) 驗(yàn) 三 、 理 想 變 壓 器 的 變 壓 規(guī) 律 I1 I2n1 n2U1 U2原 、 副 線 圈 中 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng)電 動(dòng) 勢(shì) 分 別 是 ：E1=n1/ t E2=n2/ t E1/n1= E2/n2原 線 圈 回 路 有 ： U1 E1=I1r1 0 則 U1=E1副 線 圈 回 路 有 ： E2=U2 +I2r2 U2 則 U2=E2若 不 考 慮 原 副 線 圈 的 內(nèi) 阻 ， 則 U1=E1； U2=E2則 ： U 1/U2= n1/n2 理 想 變 壓 器 原 副 線 圈 的 端 電 壓 之 比 等 于這 兩 個(gè) 線 圈 的 匝 數(shù) 之 比n2 n1 U2U1 -升 壓 變 壓 器n2 n1 U2 U1 -降 壓 變 壓 器U1/U2= n1/n2 四 、 理 想 變 壓 器 的 變 流 規(guī) 律問(wèn) 題 ： 原 副 線 圈 的 電 流 可 能 滿 足 何 規(guī) 律 ？1.理 想 變 壓 器 輸 出 功 率 應(yīng) 等 于 輸 入 功 率即 : U1I1=U2I2I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1P出 = P入 2.理 想 變 壓 器 原 副 線 圈 的 電 流 跟 它 們 的 匝數(shù) 成 反 比 I 1/ I 2= n2 / n1變 壓 器 工 作 時(shí) ， 高 壓 線 圈 匝 數(shù) 多 而 通 過(guò) 的電 流 小 ， 可 用 較 細(xì) 的 導(dǎo) 線 繞 制 ； 低 壓 線 圈匝 數(shù) 少 而 通 過(guò) 的 電 流 大 ， 應(yīng) 當(dāng) 用 較 粗 的 導(dǎo)線 繞 制 。 這 也 是 判 定 高 壓 線 圈 和 低 壓 線圈 的 一 種 方 法 。此 公 式 只 適 用 于 一 個(gè) 副 線 圈 的 變 壓 器 補(bǔ) 充1、 一 個(gè) 原 線 圈 多 個(gè) 副 線 圈 的 理 想 變 壓 器 的 電 壓 、 電 流關(guān) 系 2121 nnUU 3131 nnUU 3232 nnUU （ 1） 電 壓 關(guān) 系（ 2） 電 流 關(guān) 系根 據(jù) P入 =P出 ， I1U1=I2U2+I3U3I1n1=I2n2+I3n3 U1 I1 I2n1 n2U2 R2.輸 入 輸 出 電 壓 、 電 流 、 功 率 大 小 之 間 的因 果 關(guān) 系 1.輸 入 功 率 P1由 輸 出 功 率 P2決 定 ； P1 P22.U1由 電 源 決 定 ；3.U2由 U1和 匝 數(shù) 比 決 定 ； U2 n2/n1U14.I2由 U2和 負(fù) 載 決 定 ； I2 U2 R5.I1由 I2和 匝 數(shù) 比 決 定 ； I1 n2/n1I2 3、 互 感 器分 類 ： 電 壓 互 感 器 和 電 流 互 感 器 U1U2=n1n2 22036 = 1100n2 n2=180180U2P2I2= =n2n1I1 I2 180 11 601100 36=n2 P2= n1 U2 =3A解 ： 所 以 ： 3 A例 1.一 理 想 變 壓 器 ， 原 線 圈 匝 數(shù) n1=1100， 接在 電 壓 220V的 交 流 電 源 上 ， 當(dāng) 它 對(duì) 11只 并 聯(lián)的 “ 36V， 60w” 的 燈 泡 供 電 時(shí) ， 燈 泡 正 常發(fā) 光 。 由 此 可 知 副 線 圈 的 匝 數(shù) n2=_， 通過(guò) 原 線 圈 的 電 流 I1 =_。 例 2.如 圖 所 示 ， 一 理 想 變 壓 器 原 、 副 線 圈 的 匝 數(shù) 比為 n1： n2=3： 1， 有 四 只 相 同 的 燈 泡 連 入 電 路 中 ，若 燈 泡 L2、 L3、 L4均 能 正 常 發(fā) 光 ， 則 燈 泡 L1（ ）A、 也 能 正 常 發(fā) 光B、 較 另 三 個(gè) 燈 暗 些C、 將 會(huì) 燒 壞D、 不 能 確 定 1 n2n1 L3 L4L1U1 L2 A 例 3.一 臺(tái) 理 想 變 壓 器 原 線 圈 匝 數(shù) n1 1100匝 ，兩 個(gè) 副 線 圈 的 匝 數(shù) 分 別 是 n2 60匝 ， n3 600匝 。 若 通 過(guò) 兩 個(gè) 副 線 圈 中 的 電 流 分 別 為 I21A， I3 4A， 求 原 線 圈 中 的 電 流 。 解 析 ： 對(duì) 于 理 想 變 壓 器 ， 輸 入 功 率 與 輸出 功 率 相 等 ， 則 有 I1n1 I2n2 I3n3I1 （ I2n2 I3n3） n1 （ 1 60 4 600） 1100 2.24A 小 結(jié) ：1.變 壓 器 的 結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理2.理 想 變 壓 器 的 理 想 化 模 型 及 功 率 傳 輸 規(guī) 律3.理 想 變 壓 器 的 變 壓 和 變 流 規(guī) 律