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变压器与电能的输送


交变电流 第二节 变压器与电 能的输送 变压器 1.示意图 原线圈 ∽ U1 一、变压器的构造 3.电路图中符号 副线圈 n1 n2 U2 ∽ n1 n2 铁芯与线圈 互相绝缘 问题:变压器副 线圈和原线圈电 路是否相通? 铁芯 2.构造: 变压器原副线 (1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成)圈不相通,那么在 (2)原线圈:其匝数用n1表示 (3)副线圈:其匝数用n2表示 (4)输入电压:U1; 输出电压:U2. 给原线圈接交变电 压U1后,,副线圈 电压U2是怎样产生 的? 二、变压器的工作原理----互感现象 原线圈 副线圈 ∽ U1 n1 n2 U2 ∽ 铁芯 互感现象:在原副线圈中由于有交变电流而发 生的互相感应现象。 变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了 电能(U1、I1)到磁场能(变化的磁场)再到电 能( U2、I2)转化。 闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换, 由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分 通过铁芯,使能量在转换过程中损失很小,为了便 于研究,物理学中引入了一种理想化模型------理想 变压器。即略去原、副线圈中的电阻和各种电磁能 损失的变压器。 理想变压器: 1、穿过原副线圈的磁通量和磁通量的变化量时刻 都相同 2、每匝产生的感应电动势相等 注意: 变压器的原线圈如加的是干电池、蓄电池或匀 速切割的导体棒时,副线圈两端的电压为零。 三、理想变压器的变压规律 I1 I2 n2 U2 原、副线圈中产生的感应电动势分别是 Φ E1=n1 Δ Δt 由此可得: Φ E2=n2 Δ Δt U1 n1 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 U1 n1 U2 = n2 升压变压器:n2 >n1 U2>U1 降压变压器:n2 <n1 U2 <U1 E1 n1 E2 = n2 原线圈回路有: U1? E1=I1r1≈ 0 副线圈回路有: E2=U2 +I2r2 ≈U2 所以: U1 n1 U2 = n2 则 U1=E1 U2=E2 则 三、理想变压器的变压规律 理想变压器有多组副线圈的情况: 端电压之比等于各个线圈的匝数之比 U1 U2 U3 Un n1 = n2 = n3 = nn 四、理想变压器的变流规律 问题:原副线圈的的电流间 可能满足何规律? 所以 I1 U2 n2 I2 = U1= n1 1、理想变压器输出功率应等于输入功率 即: I1U1=I2U2 2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比 I1 n2 I2 = n1 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。 3、理想变压器有多组副线圈的情况: I1n1=I2n2+I3n3+……+Innn (安匝数相等) 4、输入输出电压、电流、功率大小之间的因果 关系 I I 1 2 U1 n1 n2 n1 U2 R n2 U2 R 电源 U1 U2 I2 I2U2 P出 P入 I1 *输入电压U1和变压比n1:n2决定输出电压的大小 *输出电压和用电器电阻决定输出电流I2的大小 *输出电流和变压比决定输入电流I1的大小 *输出功率决定输入功率的大小 (相同) 五、几种常用变压器 1、自耦变压器 问题:有没有只用一组线圈 来实现变压的变压器? P U1 n1 n 2 U 2 降压变压器 U2

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