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(共29张PPT)
§3.3 变压器
导入
街头变压器
各式变压器
可拆式变压器
变电站的大型变压器
形形色色的变压器
变压器是如何改变电压的呢？
变压器的结构与原理
闭合铁芯
初级线圈（primary coil）
次级线圈（secondary coil）
原线圈
交流电源
副线圈
负载、用电器
绝缘硅钢片叠合而成
变压器的结构与原理
副线圈
原线圈
U2
R
n1
n2
示意图
U1
铁芯
n1
n2
n1
n2
无铁芯
有铁芯
电路符号
变压器的结构与原理
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？
——互感现象（变压器的工作基础）
原线圈接交变电流
原线圈中产生交变磁场
副线圈产生感应电动势
铁芯构成磁回路
若给原线圈接恒定电压U1,副线圈电压U2=
U2
R
n1
n2
U1
变压器的电压与匝数的关系
若给原线圈接交变电动势 e1 =Em sinωt，则副线圈电动势e2 多大？
U2
R
B1 =Bmsinωt
B2 =Bmsinωt
铁芯可使绝大部分（可近似认为全部）磁感线集中在铁芯上，即：
e1 =Em sinωt
由法拉第电磁感应定律，得：
n1
n2
变压器的电压与匝数的关系
不考虑原副线圈的电阻的原、副线圈的电压：
变压器作用：改变交流的电压，不改变周期和频率。
n2 > n1 U2 > U1 ── 升压变压器
n2 < n1 U2 < U1 ── 降压变压器
几种常用的变压器
1.自耦变压器
自耦变压器的原副线圈共用一个线圈
降压变压器
升压变压器
几种常用的变压器
2.互感器
电压互感器
电流互感器
特点：
（1）原线圈与电路并联；
（2）n1 > n2 ，降压；
（3）副线圈接地。
特点：
（1）原线圈与电路串联；
（2）n1 < n2 ,升压；
（3）副线圈接地，且不能开路。
自我评价P72第1题
练习册P73-75
1.要使一电子设备正常工作，需向它提供 17 V 的交流电压。现有一电源变压器，输入电压为 220 V，初级线圈的匝数为 3100 匝，如果恰能提供此设备需要的电压，那么它的次级线圈是多少匝？
变压器电压与匝数的关系：
=
已知：U1 =220 V，n1 =3100 匝，U2 =17 V
则次级线圈匝数：
n2 = =2 ≈238 匝
练习册P75
D
变压器的电压与匝数的关系
不考虑原副线圈的电阻的原、副线圈的电压：
变压器作用：改变交流的电压，不改变周期和频率。
n2 > n1 U2 > U1 ── 升压变压器
n2 < n1 U2 < U1 ── 降压变压器
此式无论副线圈一端是空载还是负载，都适用。
如何设计实验验证上述结论？
变压器的电压与匝数的关系
实验验证：
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
变压器的电压与匝数的关系
理想变压器
误差分析：
误差产生原因：能量损耗
①变压器线圈通过电流时会发热；
②铁芯在交变磁场的作用下也会发热；
③交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯里
我们把没有能量损失的变压器叫做理想变压器，那么这样的变压器有什么规律？
忽略一切
能量损耗
忽略漏磁
一个副线圈的理想变压器
理想变压器：
功率关系：
P入 = P出
无能量损失
电压关系：
功率关系：
电流关系：
P入 = P出
U1 I1 = U2 I2
I1
I2
U2
n1
n2
R
U1
原副线圈的电流跟匝数成反比
多个副线圈的理想变压器
理想变压器：
功率关系：
P入 = P出
无能量损失
电压关系：
功率关系：
电流关系：
P入 = P出
理想变压器的规律
1.变压器对恒定电流不起作用；
2.变压器只能改变交流电的电压、电流;
3.变压器不能改变交流电的频率、功率;
4.U1、U2分别是原线圈和副线圈两端的电压.
特别说明：
练习
1.(对变压器原理的理解)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=4∶1,当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时,电流表A1的示数是12 mA,则副线圈中电流表A2的示数是(　　)
A.3 mA B.48 mA C.0 D.与R阻值有关
C
练习
2.(理想变压器基本规律的应用)如图所示,将额定电压为60 V 的用电器,通过一理想变压器接在正弦式交流电源上。闭合开关S后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A。以下判断正确的是(　 　)
A.变压器输入功率为484 W
B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=11∶3
BD
理想变压器的动态分析
家庭电路供电示意图
(1)用电器增加，分析各个电表和输入、输出功率变化
(2)减小副线圈匝数，分析各个电表和输入、输出功率变化
理想变压器的动态分析
①确定原线圈电压U1
原线圈电压U1为定值
②确定副线圈电压U2
由 知，若n1、n2为定值，U2也为定值
③确定副线圈电流I2
由 知，R增大时I2减小
④确定副线圈功率P2
P2=I2U2知，I2减小时P2减小
⑤确定输入功率P1
由P1=P2知，P2减小时P1也减小
⑥确定原线圈电流I1
由P1=I1U1知，P1减小时I1也减小
(1)构建模型
理想变压器的动态分析
负载变化的两种情况
(1)负载的数目发生变化，如某些用电器的开关断开或闭合。
(2)滑动变阻器的触片移动，电路中的电阻发生变化。
解题思路:
U1
U2
I2
I1
输入电压U1决定输出电压U2
负载决定
输出功率P出 决定输入功率 P入
输出电流 I2 决定输入电流 I1
P入 = P出 （U1 I1 = U2 I2）
练习
D
练习
(理想变压器中的动态分析)(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是(　　)
A. P向下滑动时,灯L变亮
B. P向下滑动时,变压器的输出电压不变
C. P向上滑动时,变压器的输入电流变小
D. P向上滑动时,变压器的输出功率变大
BD
练习
4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1， 和 均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，AB端电压u1＝12 sin 100πt (V).下列说法正确的是 （ ）
A. 电流频率为100 Hz
B. 的读数为24 V
C. 的读数为0.5 A
D.变压器输入功率为6 W
D
小结
变压器
变压器的结构和工作原理
理想变压器的动态分析
理想变压器
几种常用变压器
一个副线圈
多个副线圈
I1
I2
U2
n1
n2
R
U1
Thanks!
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