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1、3.2 变压器的变压原理,1.了解变压器的构造及工作原理.掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系.（重点）,2.掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题,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,变压器就是改变交流电压的设备,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,各式各样的变压器,变压器的构造,2.示意图、电路图中符号,铁芯,原线圈,副线圈,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),一、变压器的构造,小灯泡可能发光吗？说出你的道理
2、。,二、变压器的工作原理互感现象,1、工作原理：,由于线圈A中电流的变化，它产生的磁通量发生变化，磁通量的变化在线圈B中激发了感应电动势叫做互感。,变压器不能改变直流电压,变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了： 电能 磁场能 电能传输 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2),互感现象,变压器的工作原理互感现象,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。,2、理想变压器模型,没有能量损失和漏磁现象的变压器,无磁损,无铜损,无铁损,理想变压器的特点：,实际上变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以
3、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。,器原、副线圈的电压与匝数的关系的推导,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：,若不考虑原副线圈的内阻：U1=E1 U2=E2,1）n2 n1 U2U1升压变压器,2）n2 n1 U2 U1降压变压器,原副线圈的电压比等于它们的匝数比,1、变压规律：,三、理想变压器规律的理论推导,即:,U1I1=U2I2,P入= P出,理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比,3、变流规律,此公式只适用于一个副线圈的变压器,2、功率关系：,频率关系:变压器不能改变交变电流的
4、频率,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，输出功率为零，输入功率也一定为零,4、有多个副线圈的理想变压器的问题,一个原线圈、多个副线圈的理想变压器，原线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3，相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：,原线圈的安匝数等于有多个副线圈的安匝数之和,作业,课本71页案例 一个理想变压器，原线圈匝数为n1=1100匝，接在电压为220V的交流电源上。它对11盏并联的”36V、60W”的灯泡供电并使它们正常发光，则（1）变压器的副线圈匝数和原线圈中的电流是多少？（2）若
5、关闭5盏灯，原线圈中的电流是多少？,案例2、一台理想变压器原线圈匝数n11100匝，两个副线圈的匝数分别是n260匝，n3600匝。若通过两个副线圈中的电流分别为I21A，I34A，求原线圈中的电流。,2.24A,n1I1=n2I2+n3I3+,四、几种常用变压器,2.自耦变压器,升压变压器,降压变压器,自耦变压器的原副线圈共用一个线圈,1.电力变压器,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，原线圈匝数少于副线圈匝数,2、互感器,钳式电流仪,如何测量高压线上的交流电压即线路中的电流？,例、利用如图的电流互感器可以测量被测电路中的大电
6、流，若互感器原、副线圈的匝数比n1n2=1100，交流电流表A的示数是50 mA，则(),解析:交流电流表示数为副线圈中电流的有效值，即I2=50 mA=0.05 A，根据,原线圈(被测电路)中电流的最大值,C,作业,1电压制约,五、变压器工作时的制约关系,匝数比(n1/n2)、U1确定时，电流I1由输出电流I2决定,匝数比(n1/n2)一定时，输出U2由输入U1决定,2电流制约:,(1）P2由用户负载决定，P2P负1P负2；,3负载制约,输入功率是由输出功率决定的,(2)I2由用户负载及电压U2确定，,(3) “量出定入”，P1P2；,(1) 匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情
7、况，进行动态分析的顺序是：,注意：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,4动态分析的两种常见情况,(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是：,对应练习对理想变压器，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,A B,对应练习、如图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
8、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,A,1、电网供电概念：将多个电厂发的电通过输电线、变电站连接起来，形成全国性或地区性输电网络，这就是电网。,2、电网供电优点：（1）减少发电设施的重复建设，降低运输成本（2）可保证发电和供电的安全可靠，方便调整供需平衡使电力供应更加可靠、质量更高。,六、远程高压输电电路及计算,P1=P2=P,P损=I22R,P=P3+P损,P3=P4,U损=I2R,U3=U2-U损,电压关系,功率关系,电流关系,I2 =I3,3、相关电路及计算：,题
9、型一高压输电减小导线中电能损失的计算,题型及解法,题型三、变压器基本规律的应用,题型五考查理想变压器的电流关系、电压关系和功率关系,例1、在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：这时的输电效率和输电线的总电阻R。若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？,计算可得输电电压:,输电线上损耗功率,题型一高压输电减小导线中电能损失的计算,B C,练习1如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1800和n2200的
10、两个线圈，上线圈两端与u51sin 314t V的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是 ( )A7.0 V B9.0 VC12.7 V D144.0 V,A,例2、如图所示，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？,题型三、变压器基本规律的应用,C,例、为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变
11、的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关S闭合后 ( ),A.A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B.A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C.V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D.V2示数不变，V1与V2示数的比值不变,A D,注意：U2由U1和匝数比决定；I2由U2和负载电阻决定 I1由I2和匝数比决定,练习4、如图所示电路中的变压器为理想变压器，S为单刀双掷开关P是滑动变阻器R的滑动触头，U1 为加在原线圈两端的交变电压，I1、I2 分别为原线圈和副线圈中的电流下列说法正确的是
12、（ ）,A.保持P的位置及U1不变，S由b切换到a，则R上消耗的功率减小B.保持P的位置及U1不变，S由a切换到b，则I2减小C.保持P的位置及U1 不变，S由b切换到a，则I1增大 D.保持U1不变，S接在b端，将P向上滑动，则 I1减小,B C,5.如图所示，理想变压器次级的负载是三个电灯，初级串一个电灯后接到电源上。四个电灯完全相同，且都正常发光。图中各理想电表读数间的关系为 ( )A.IA1=IA2/3 B.IA1=IA2C.UV1=3UV2 D.UV1=4 UV2,题型五考查理想变压器的电流关系、电压关系和功率关系,B、D,变式练习:如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2
13、=3：1，有四只相同的灯泡连入电路中，若灯泡L2、L3、L4均能正常发光，则灯泡L1 （ ） A、也能正常发光B、较另三个灯暗些C、将会烧坏D、不能确定,A,例6有一台内阻为l的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示升压变压器匝数比为14，降压变压器的匝数比为41，输电线的总电阻R=4，全校共22个班，每班有“220 V，40W”灯6盏若保证全部电灯正常发光，则：（l）发电机输出功率多大？（2）发电机电动势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？（4）输电效率是多少？,解（1）：变压器视为理想变压器,对升压变压器及输电线路,计算由用户向前递推,所以发电机输出功率： P出=5424 W,输电线上损耗的电功率PR=IR2R=144W,（2）发电机电动势多大？（3）输电线上损耗的电功率多大？（4）输电效率是多少？,
