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第三章 交变电流
第3节 变压器
生活中需要各种电压
用电器 额定工作电压 用电器 额定工作电压
随身听 约3V 机床上的照明灯 约36V
手机充电器 约5V 电蚊拍 约3000V
但我们国家民用统一供电均为220V，工厂电动机工作电压为380V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？
变压器
变压器就是改变交流电压的设备
形形色色的变压器
线圈1
闭合铁芯
线圈2
由涂绝缘漆的硅钢片叠合而成。
铁芯
主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两组或两组以上的线圈组成。
用高强度漆包线绕制而成。
线圈
闭合铁芯
原线圈
副线圈
原线圈(初级线圈):接交流电源
两端电压为U1，称为输入电压。
其匝数用n1表示，与交变电源相连。
副线圈(次级线圈):接用电器
两端电压为U2，称为输出电压。
其匝数用n2表示，与负载相连。
原线圈
副线圈
铁芯
U1
U2
一.变压器的结构：由原线圈、闭合铁芯、副线圈组成
n1
n2
~
变压器的符号：
n1
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
变压器的工作原理
U1
U2
n1
n2
~
I1
I1
原线圈两端加上交变电压U1
原线圈中就有
交变电流I1通过
铁芯中产生
交变的磁场
铁芯中的磁通量就发生变化
副线圈也绕在同一铁芯上
穿过副线圈的磁通量变化
副线圈产生
感应电动势E2
（交变电压）
若线圈电阻不计，则认为U2=E2
如果副线圈两端连接负载构成形成闭合回路
副线圈中就有交变电流I2通过
~
虽然原、副线圈的导线互不相连，却可通过变化的磁场传送电能。
“电磁感应”
R
E2
通过铁芯传递
电能
磁场能
电能
二.变压器的工作原理：
互感现象
理想变压器：无铜损、无铁损、无磁损
(1)铜损：变压器的线圈有内阻，电流通过时发热所损失的能量。
(2)铁损：铁芯在交变磁场中产生涡流，使铁芯发热所损失的能量。
(3)磁损：漏磁损失能量
在原线圈上加交变电压，原线圈中的交变电流在铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，并在副线圈中产生相应的感应电动势。如果在副线圈两端接入负载构成闭合回路，回路中就会形成交变电流。
主要
铁芯用彼此绝缘的多层硅钢片制成
二.变压器的工作原理：
互感现象
关于理想变压器的四点注意：
(1)变压器不能改变恒定电流。
(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。
(3)理想变压器本身不消耗能量，所以没有能量损失。
(4)理想变压器没有磁通量损失，磁通量全部集中在铁芯中。
四.理想变压器的基本关系
1.原、副线圈两端电压的关系
即理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比。
若n2 若n2 >n1 ，则U2>U1 ，为升压变压器。
四、理想变压器的基本关系
2.原、副线圈输入与输出功率的关系
理想变压器无电磁能量损失，所以，
3.原、副线圈中的电流关系
P1= U1I1
P2=U2I2
即理想变压器原副线圈的电流之比等于这原副线圈匝数的反比。
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。
例1. 理想变压器原、副线圈的匝数比 n1 : n2 ＝ 4 : 1，当导体棒在匀强磁场中向左匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表 A1 的示数 12 mA，则电流表 A2 的示数为 ( )
A．3 mA
B．0
C．48 mA
D．与负载 R 的值有关
B
n1
n2
A1
A2
v
B
BD
B
B
B
4.若有多个副线圈时
四.理想变压器的基本关系
由于互感
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2；U3=E3
（1）电压关系：
I2
n2
U2
I1
n1
U1
I3
n3
U3
4.若有多个副线圈时
四.理想变压器的基本关系
（2）功率关系：
理想变压器无电磁能量损失，所以，
（3）电流关系：
B
B
B
3. 初级线圈连接元件时：
为了借助欧姆定律单独对原线圈回路进行分析，可把原线圈当用电器，等效电阻为，
k为线圈匝数比，R副为副线圈总电阻。
U2
R原
A
B
D
例12．如图，理想变压器原线圈匝数为1 100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0 V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10 V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为(　 )
A．225
B．550
C．2 200
D．4 400
C
例13．如图甲所示的充电器正在给手机充电。乙图是简化原理图，理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶2，原线圈接220 V交流电，副线圈通过理想二极管连接手机。下列说法正确的是(　 )
A．副线圈的电流为8 A
B．手机两端的电压为8 V
C．通过手机的电流为直流电
D．拔掉手机，充电线两端电压为零
C
五.理想变压器的制约关系
1.变压器工作时的四个制约关系
“量出为入”，
即用户消耗多少，原线圈就提供多少。
2．理想变压器动态问题的处理方法
(1)抓住三个决定原则：
输入电压U1决定输出电压U2；
输出电流I2决定输入电流I1；
输出功率P2决定输入功率P1。
(2)可以把理想变压器的副线圈看作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。
五.理想变压器的制约关系
D
A
BD
C
C
五.几种常用变压器
1.自耦变压器：
原副线圈共用一个线圈
U2
U1
A
B
P
U1
U2
n1
n2
升压变压器
n1
n2
U1
U2
降压变压器
C
2.仪用变压器：用于测量仪表和继电保护装置。
电流互感器
电压互感器
电压互感器用来测量高电压，电流互感器用来测量大电流，都很危险。为了安全，电压互感器和电流互感器在工作时，它们的铁壳和副线圈都应该接地。
属降压变压器，并联在电路中，用于测量高电压（将高压降低，便于测量）
属升压变压器（降流变压器），串联在电路中，用于测量大电流（将高压降低，便于测量）。
BC

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