1、四、变压器 1.了解变压器的构造,知道变压器为什么能够改变交变电流的电压。2.由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系。3.了解几种常见的变压器类型及其应用。一 二 三 一、变压器1.结构:闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈。与电源相连的线圈叫原线圈,也叫初级线圈,与负载相连的线圈叫副线圈,也叫次级线圈。2.作用:能改变交变电流的电压,不改变交变电流的周期和频率。一 二 三 二、理想变压器两个线圈的电压、电流、电功率的关系1.变压比公式:U1U2=n1n2。2.变流比公式:I1I2=n2n1(只适用于一个副线圈)。3.功率关系:P1=P2(理想变压器)。一 二 三 汽油机做功冲程开
2、始,汽缸中的汽油和空气混合后要靠火花塞点燃,但是汽车蓄电池的电压只有12 V,不能在火花塞中产生火花。为此,要使用图中所示的点火装置。你知道汽油机的火花塞是如何产生火花的吗?一 二 三 提示:这个装置的核心是一个变压器,它的原线圈通过开关连接到蓄电池上,副线圈接到火花塞两端,开关由机械进行自动控制。做功冲程开始时,开关由闭合变为断开,原线圈中的电流急剧减小。由于副线圈的匝数比原线圈多得多,所以可以在副线圈中感应出很高的电压,可达10 000 V以上,这样就能在火花塞中产生火花了。一 二 三 三、变压器为什么能改变电压电磁感应现象是变压器的工作基础。当原线圈中的电流变化时,在铁芯中就会产生变化的
3、磁场,就会引起副线圈中磁通量的变化,从而产生电动势。一 二 一、理想变压器的规律1.理想变压器:理想变压器是实际变压器的理想化模型。认为变压器工作时,没有漏磁,没有线圈电阻和铁芯的能量损失。根据理想化条件,理想变压器的输出功率P出等于输入功率P入,即P出=P入。一 二 2.电压关系:12=12由于理想变压器铁芯没有漏磁,原、副线圈中具有相同的磁通量的变化率。如图所示,根据法拉第电磁感应定律,原线圈中1=1,副线圈中2=2,所以有12=12。由于不计原、副线圈的电阻,因而 U1=E1,U2=E2,所以有12=12。这与实验探究得到的规律相同。若 n1n2,U1n2,U1U2,就是降压变压器。一
4、二 3.电流关系:12=21由于不存在各种能量损失,所以变压器的输出功率等于输入功率,P2=P1,用 U、I 代换得 U2I2=U1I1,所以有12=21,再由12=12 得12=21,这就是电流与匝数的关系,即原、副线圈中的电流与匝数成反比。特别提醒(1)变压器的电压关系和电流关系对交变电流的有效值和最大值都适用。(2)只有一个副线圈时,原线圈与副线圈中的电流 I1 与 I2 跟原、副线圈的匝数成反比,即12=21。在两线圈匝数一定的情况下,由上式可知,I2 越大,I1 越大。(3)变压器变压、变流但不改变交变电流的频率和周期。一 二 二、解决变压器问题的思路1.电压思路:变压器原、副线圈的
5、电压之比为12=12;当变压器有多个副线圈时,11=22=33=。2.功率思路:理想变压器的输入、输出功率为 P 入=P 出,即P1=P2;当变压器有多个副线圈时,P1=P2+P3+。3.电流思路:由 I=知,对只有一个副线圈的变压器有12=21;当变压器有多个副线圈时,11=22+33+。一 二 4.制约思路:(1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比12 一定时,输出电压2 由输入电压1 决定,即2=211,可简述为“原制约副”。(2)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比12一定且输入电压1 确定时,原线圈中的电流1 由副线圈中的输出电流2 决定,即1=221,可简述为“副制约原”。(3)
6、负载制约变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定,P2=P 负 1+P 负2+;变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压 U2 决定,I2=22;总功率 P 总=P 线+P2。类型一 类型二 变压器的作用及原理【例1】下列关于理想变压器的说法,正确的是()A.输入功率等于输出功率B.输送的电能经变压器先转化为磁场能,再转化为电能C.输送的电能经变压器先转化为电场能,再转化为电能D.输送的电能经变压器的铁芯直接传输出去解析:从能量的转化来看,由于过程中有电磁感应现象出现,所以会存在“磁生电”的过程,这里的“磁”就是指原线圈中产生的变化磁场,这样在副线圈中就产生了电磁感应现象,从而副线圈产生
7、电能。对于理想变压器,输入功率与输出功率相等。所以A、B项正确。答案:AB类型一 类型二 题后反思变压器传输的是交变电流,当电流经过原线圈时,在铁芯中产生变化的磁场,即电能转化为磁场能。此变化的磁场经过副线圈在副线圈中产生感应电动势。若线圈闭合,则产生感应电流,磁场能又转化为电能。触类旁通变压器原线圈接两节干电池时能变压吗?答案:不能。干电池是直流电源,它所产生的磁场是稳定不变的。当磁通量不变时,不能在副线圈中产生感应电动势。类型一 类型二 电压、电流与匝数的关系【例 2】一理想变压器原、副线圈匝数比 n1n2=12,电源电压 u=220 2 sin V,原线圈接入一个熔断电流0=1 A 的保
8、险丝,副线圈中接入可变电阻 如图。为了使保险丝不被熔断,调节电阻时最低不能小于()A.440 B.440 2 C.880 D.880 2 类型一 类型二 解析:当原线圈电流达到 I1=I0 时,副线圈中电流为I2=12 1=12 0=12 1 A=12 A,这也就是副线圈中的最大电流。副线圈的输出电压有效值为U2=21 1=21 1m 2=21 220 2 2 V=440 V。因此,副线圈电路中负载电阻的最小值为Rmin=22=44012 =880 。答案:C题后反思常有人以为,保险丝的熔断电流I0就是原线圈中的最大电流。这是错误的!因为交变电流的有效值是根据热效应定义的,所以根据热效应而规定的保险丝的熔断电流也必须用有效值来衡量,即I0是熔断时电流的有效值而不是峰值。
