第四节 变压器1.ppt
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实验结论 误差允许范围内 * 在输电过程中,电压必须进行调整。 3~4万伏 彩色电视机显像管 6V 9V 12V 录音机 1~2万伏 黑白电视机显像管 4.2V 4.4V 5.3V 手机充电器 3000V 防身器 12V 扫描仪 36V 机床上的照明灯 3V 随身听 额定工作电压 用电器 额定工作电压 用电器 但我们国家民用统一供电均为220V,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? 生活中需要各种电压 需改变电压,以适应各种不同电压的需要。 变压器 变压器就是改变交流电压的设备 城乡变压器 可拆式变压器 各式变压器 ?思考与讨论 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连到电源的两端: (1)恒定直流 (2)正弦交流 另一个线圈连到小灯泡上。 小灯泡可能发光吗? 1、示意图 (1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成) (2)原线圈(初级线圈) 其匝数用n1表示 与交变电源相连 (3)副线圈(次级线圈) 其匝数用n2表示 与负载相连 (4)输入电压U1 输出电压U2 一、变压器的构造 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 2、符号 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,副线圈是否产生电压U2? n1 n2 n1 n2 无铁芯 有铁芯 铁芯与线圈互相绝缘 原线圈 接 交 流 电 在铁芯中 产生变化 的磁通量 副线圈 产生感 应电动势 在铁芯中 产生变化 的磁通量 二、变压器的工作原理 ——互感现象 副线圈 有 交 流 电 原线圈 产生感 应电动势 ——互感现象 变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了: 电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2) 二、变压器的工作原理 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 0 e t t1 t2 t3 t4 若给原线圈接直流电压U1,副线圈电压U2? =0 无磁损 无铜损 无铁损 理想变压器的特点: 三、理想变压器 ——没有能量损失的变压器 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。 三、理想变压器 ——没有能量损失的变压器 P入=P出 输入功率等于输出功率 线圈两端的电压与 线圈匝数有什么关系? 四、理想变压器的变压规律 猜测:交流电压、原线圈匝数、副线圈匝数 实验:探究变压器线圈两端的 电压与匝数的关系 方法:控制变量法 注意: 1)原线圈电压不要超过12伏. 2)用多用电表的交流电压档测电压,先用大量程后用小量程. 3)设计表格记录结果. 1)改变副线圈匝数(交流电压、原线圈匝数恒定) U1=4V n1(0-2) 0-14 0-8 0-2 U2/V n2 实验过程 2)改变原线圈匝数(交流电压、副线圈匝数恒定) U1=4V n2(0-4) 0-14 0-8 0-2 U2/V n1 3)改变交流电压(原线圈匝数、副线圈匝数恒定) n1:n2=2:1 10 8 6 4 2 U2/V U1/V 误差产生原因:能量在铁芯及原副线圈处有损耗 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 问题:请应用法拉第电磁感应定律,推导理想变压器中原副线圈电压与匝数的关系。 理论推导 原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是: 若不考虑原副线圈的内阻有: U1=E1 U2=E2 四、理想变压器的变压规律 I1 U2 U1 n1 n2 I2 R ~ 原线圈 副线圈 铁芯 U1 U2 n1 n2 ∽ 1、n2 n1 U2U1——升压变压器 3、n2 n1 U2 U1——降压变压器 2、n2 =n1 U2=U1——等压变压器 理想变压器原副线圈的端电压
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