互感与理想变压器94页PPT
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电路基础课件-第5章互感电路及理想
电路基础课件-第5章 互感电路及理想
目录Βιβλιοθήκη • 互感现象和互感电压 • 互感电路的分析 • 理想变压器 • 交流电路中的铁芯线圈 • 实验与实践
01
互感现象和互感电压
互感现象的定义
01
02
03
互感现象
当一个线圈中的电流发生 变化时，在临近的另一个 线圈中产生感应电动势的 现象。
产生条件
两个线圈之间存在磁耦合， 即它们共享相同的磁通量。
当一个线圈中的电流发生 变化时，在临近的另一个 线圈中产生感应电动势， 这种现象称为互感现象。
互感系数
表示互感大小的物理量， 与两线圈的相对位置和大 小有关。
串联互感电路
当两个具有互感的线圈串 联在一起时，它们之间的 电压和电流关系遵循欧姆 定律。
互感电路的并联
并联互感电路
当两个具有互感的线圈并联在一起时 ，它们之间的电压关系遵循欧姆定律 ，但电流关系需要使用基尔霍夫定律 进行分析。
影响因素
线圈的匝数、相对位置、 磁芯材料等。
互感电压的计算
互感电压
注意点
由于互感现象，当一个线圈中的电流 发生变化时，在另一个线圈上产生的 感应电动势。
互感电压与线圈匝数、电流变化率成 正比，与互感系数成正比。
计算公式
$e_{2} = M times di_{1}/dt$，其中 $M$ 是互感系数，$i_{1}$ 是第一个 线圈中的电流，$e_{2}$ 是第二个线 圈中的感应电动势。
互感对并联电路的影响
并联的线圈之间存在相互影响，这种 影响会导致总电流发生变化，从而影 响整个电路的性能。
互感消去法
互感消去法
在分析复杂电路时，可以通过消去互感效应的方法简化电路分析。这种方法通 常是将具有互感的线圈进行去磁处理，从而将互感效应消除。
目录Βιβλιοθήκη • 互感现象和互感电压 • 互感电路的分析 • 理想变压器 • 交流电路中的铁芯线圈 • 实验与实践
01
互感现象和互感电压
互感现象的定义
01
02
03
互感现象
当一个线圈中的电流发生 变化时，在临近的另一个 线圈中产生感应电动势的 现象。
产生条件
两个线圈之间存在磁耦合， 即它们共享相同的磁通量。
当一个线圈中的电流发生 变化时，在临近的另一个 线圈中产生感应电动势， 这种现象称为互感现象。
互感系数
表示互感大小的物理量， 与两线圈的相对位置和大 小有关。
串联互感电路
当两个具有互感的线圈串 联在一起时，它们之间的 电压和电流关系遵循欧姆 定律。
互感电路的并联
并联互感电路
当两个具有互感的线圈并联在一起时 ，它们之间的电压关系遵循欧姆定律 ，但电流关系需要使用基尔霍夫定律 进行分析。
影响因素
线圈的匝数、相对位置、 磁芯材料等。
互感电压的计算
互感电压
注意点
由于互感现象，当一个线圈中的电流 发生变化时，在另一个线圈上产生的 感应电动势。
互感电压与线圈匝数、电流变化率成 正比，与互感系数成正比。
计算公式
$e_{2} = M times di_{1}/dt$，其中 $M$ 是互感系数，$i_{1}$ 是第一个 线圈中的电流，$e_{2}$ 是第二个线 圈中的感应电动势。
互感对并联电路的影响
并联的线圈之间存在相互影响，这种 影响会导致总电流发生变化，从而影 响整个电路的性能。
互感消去法
互感消去法
在分析复杂电路时，可以通过消去互感效应的方法简化电路分析。这种方法通 常是将具有互感的线圈进行去磁处理，从而将互感效应消除。
课件-第5章 互感与理想变压器
两式中电流与电压的方向不一样，L、M前的符号也不同，可见例题5.1
5.3.1 理想变压器的变压作用
理想铁芯变压器的初、次级线圈 l 和 2 的匝数分别为N1，N2，磁通为Φ
根据电磁感应定律
理想变压器的变压关系式为 n 称为变比，是一个常数。
5.3.2 理想变压器的变流作用
根据理想变压器条件：
u1
第5章 互感与理想变压器
5.1
5.1.1 互感现象
Φ称为磁通， Ψ称为磁通链， 定义互感系数M如下
互感及互感电压
Ψ21＝M21i1
亨 [利 ]（ H）
互感系数的大小反映一个线圈的电流线圈紧密地缠绕在一起，则k值就接近于1）
自感L1、L2
5.1.2 互感电压
（1）顺向串联：
图 5-5 顺向串联
（2）反向串联
图 5-6 反向串联
5.2.2 互感线圈的并联
【例5.3】
图5-7 互感线圈的并联
【例5.4】
5.3 理想变压器
理想变压器是一种特殊的无损耗、全耦合变压器。它满足以下3个条件：
图 5-9 理想变压器
图 5-10 理想变压器的变压作用
磁通相助的变压器初、次级(第二级)电压： d 2 di2 di1 d 1 di1 di2 u2 L2 M u1 L1 M dt dt dt dt dt dt
， 对于 有
e jt ) d ( 2I di jt Im Im j 2 Ie I m sin(t ) dt dt 2
5.1.3 互感线圈的同名端
磁通方向由右手定则判定。
【例5.1】
【例5.2】
5.2 耦合电感的串联和并联
5.2.1 互感线圈的串联
5.3.1 理想变压器的变压作用
理想铁芯变压器的初、次级线圈 l 和 2 的匝数分别为N1，N2，磁通为Φ
根据电磁感应定律
理想变压器的变压关系式为 n 称为变比，是一个常数。
5.3.2 理想变压器的变流作用
根据理想变压器条件：
u1
第5章 互感与理想变压器
5.1
5.1.1 互感现象
Φ称为磁通， Ψ称为磁通链， 定义互感系数M如下
互感及互感电压
Ψ21＝M21i1
亨 [利 ]（ H）
互感系数的大小反映一个线圈的电流线圈紧密地缠绕在一起，则k值就接近于1）
自感L1、L2
5.1.2 互感电压
（1）顺向串联：
图 5-5 顺向串联
（2）反向串联
图 5-6 反向串联
5.2.2 互感线圈的并联
【例5.3】
图5-7 互感线圈的并联
【例5.4】
5.3 理想变压器
理想变压器是一种特殊的无损耗、全耦合变压器。它满足以下3个条件：
图 5-9 理想变压器
图 5-10 理想变压器的变压作用
磁通相助的变压器初、次级(第二级)电压： d 2 di2 di1 d 1 di1 di2 u2 L2 M u1 L1 M dt dt dt dt dt dt
， 对于 有
e jt ) d ( 2I di jt Im Im j 2 Ie I m sin(t ) dt dt 2
5.1.3 互感线圈的同名端
磁通方向由右手定则判定。
【例5.1】
【例5.2】
5.2 耦合电感的串联和并联
5.2.1 互感线圈的串联
理想变压器精选ppt课件
练习: 1.某一时刻,LC回路中振荡电流i的方向和电容两
板上的带电情况如图所示,振荡电流如何变化? 答:____________________________. 电场能怎样变化? 答:_____________________________.
2.如图,LC振荡电路:其中导线及线圈电阻不计,某瞬 间回路中的电流方向如箭头所示,且电流正在增大. 则( )
电磁场 变化的电场和磁场形成不可分的统一场，叫电磁场. 形成 电磁场在空间由近及远地传播就形成电磁波.
电
（1）电磁波是横波；
磁
特
（2）电磁波是在真空中传播的速度;c 3.00108 m / s λf=c →不同的电磁波在其它介质中传播速度不同.
波 点 f:由波源决定;v由介质和频率决定;λ由v和f决定. (3)电磁波传播不依赖于介质.
U2 n2 I2 n1
电流跟匝数成反比：
变 压 器
(只一原一副成立)
nn11
n2降压增流 n2升压减流
的 若一原几副时：
基 本
U1 n1 ;U1 n1
关
U2 n2 U3 n3
系
I1U1 I2U2 I3U3
① U1 由电源决定 U2 ,U3由电源
和匝数比决定,
I
随负载变化，
k由a合到b时， I1将增大. (B).保持U1及p的位置不变，
k由b合到a时，R消耗的功率减少.
(C).保持U1不变，k于a处， 使p上滑则I1将增大.
(D).保持p位置不变，k于a处，
若U1增大，则I1增大.
2.有一台内阻为1Ω的发电机,供给一学校照 明用,如图所示,升压变压器匝数比为1：4, 降压器匝数比为4：1,输电线的总电阻R=4Ω, 全校共22个班,每班有“220V，40W”灯6盏， 若保证全部电灯正常发光则： （1）发电机输出功率多大? （2）发电机电动势多大? （3）输电效率是多少?
理想变压器基本关系的应用ppt课件
原、副线圈的电压比等于匝数比，与负 载情况、副线圈个数的多少无关
2.电流关系：
只有一个副线圈时，电流和匝数成反比； 有多个副线圈时，由输入功率和输出功
率相等确定电流关系
3.功率关系： P入＝P出
4.频率关系： 原、副线圈中电流的频率相等
三、理想变压器的制约关系：
1.电压制约关系：副线圈电压U2 由原线圈电压U1和匝数比决定 2.功率制约关系： 原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率 P2决定 3.电流制约关系：原线圈电流 I1 由副线圈电流 I 2和匝数比决定
有多个副线圈时由输入功率和输出功率相等确定电流关系副线圈电压由原线圈电压和匝数比决原线圈的输入功率由副线圈的输出功率原线圈电流由副线圈电流和匝数比决定理想变压器原副线圈的匝数比当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时图中电流表a1ma12mama48理想变压器的电压电流功率关系的应用
高 三 物理
解：由 U1 n1 , 得 220 1100 ,
U 2 n2
36 n2
n2 180
由I 2
P2 U2
，而
I1 I2
n2 n1
, 得I1
n2 n1
I2
n2 n1
P2 U2
180 6011 A 3A
1100 36
6
典型问题：理想变压器的动态分析问题 两种常见情况：
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况， 进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1.
理想变压器基本关系 的应用
芜湖市田中 王海霞
1
一、变压器的工作原理及理想变压器模型
1.变压器的工作原理： 原副线圈利用互感现象，
实现改变电压的。
电路原理第五章互感与理想变压器
理想变压器的原理
原、副线圈的电压之比等于它们的匝 数之比，即$frac{U_{1}}{U_{2}} = frac{n_{1}}{n_{2}}$。
原、副线圈的功率之比等于它们的匝数 之比的平方，即$frac{P_{1}}{P_{2}} = left(frac{n_{1}}{n_{2}}right)^{2}$。
高的特点。
变压器的容量选择
根据负载需求选择
根据实际负载的大小和性质，选择合适的变压器容量，确保变压 器的正常运行和可靠性。
考虑经济性
在满足负载需求的前提下，选择容量适中、价格合理的变压器，以 降低成本和维护费用。
预留一定的扩展空间
考虑到未来可能的负载增长，选择容量稍大的变压器，以避免频繁 更换设备带来的不便。
理想变压器的应用
电压调节
利用理想变压器可以调节 电路中的电压大小，以满 足不同电路元件的工作需 求。
隔离作用
理想变压器可以隔离电路中 的不同部分，使得它们之间 的电气性能相互独立，便于 分析和设计电路。
匹配阻抗
在某些情况下，可以利用 理想变压器来匹配电路元 件的阻抗，以改善电路的 性能。
互感线圈的串联与并
变压器的电流变换特性
总结词
当变压器二次侧接负载时，一、二次侧线圈中的电流与一、二次侧线圈匝数的反比。
详细描述
当变压器二次侧接负载时，二次侧线圈中产生电流，这个电流在磁场中会产生反作用，进而影响一次 侧线圈中的电流。根据变压器的工作原理，一、二次侧线圈中的电流与一、二次侧线圈匝数的反比， 即电流变换特性。
理想变压器的特性
01
02
03
电压变换
理想变压器能够改变输入 电压的大小，且输出电压 与输入电压的比值等于线 圈匝数之比。
互感耦合电路—变压器(电路分析课件)
5.4.2 理想变压器的作用
理想变压器的作用
1、电压变换 2、电流变换 3、阻抗变换
5.4.2 理想变压器的作用
1、电压变换
如图所示为一铁芯变压器的示意图。N1、N2分别为初、次级
线圈1和2的匝数。由于铁芯的导磁率很高,一般可认为磁通全
部集中在铁芯中,并与全部线匝交链。若铁图7.29铁芯变压器
芯磁通为Φ,则根据电磁d感 应定律,有
理想变压器
5.4.1 理想变压器的条件
理想变压器是一种特殊的无 损耗、全耦合变压器。它作为 实际变压 器的理想化模型,是对 互感元件的一种理想化抽象,它 满足以下三个条件:
（1）耦合系数k=1,即无漏磁通。
（2）自感系数LHale Waihona Puke 、L2无穷大且 L1/L2等于常数。
（3）无损耗, 即不消耗能量,也不 储存能量。
所以 n2×100＝900
变比为
n＝3
2、电流变换
因为无损耗，又无磁化所需的无功
功率，所以原、副边的P、Q、S均相等
，即U1I1=U2I2
i1 ＋
i2 ＋
所以
u1
u2
I1 U2 = N2 1 I2 U1 N1 n
－
－
n∶1
初、次级绕组电流与匝数成反比
，I•1
与
•
I2
同相
5.4.2 理想变压器的作用
3、阻抗变换
设理想变压器的输入阻抗为Z1，输出 阻抗为ZL，则有
u1u1
N
N1
1ddtd
t
uu2 2
NN2
dd 2dt dt
＋
i1
u1 －
N1
N2
i2
＋
变压器-高二物理课件(人教版2019选择性必修第二册)
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
理论推导（理想变压器）
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：
E1
n1
t
E2
n2
t
若不考虑原副线圈的内阻有
U1 E1
U 2 E2
E1 n1 E2 n2
U1 n1 U 2 n2
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
理想变压器的能量转化：
理想变压器的输出功率等于输入功率
变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的 能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生 了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（ BD）
A．电流频率之比为3：1 B．电压之比为3：1 C．电流之比为3：1 D．功率之比为1：1
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
9．如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图 像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A、B两端。已知变压器原线圈Ⅰ和副线 圈Ⅱ的匝数比为5:1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R=1Ω，其他各处
互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈与电路并联， 原线圈匝数多于副线圈匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈与电路串联， 原线圈匝数少于副线圈匝数
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
《电路分析基础》课件第5章 互感与理想变压器
感压降亦取负号；若一个电流从互感线圈的同名端流入，另一个电流从互感线
圈的同名端流出，磁通相消，互感压降与自感压降异号，即自感压降取正号时
互感压降取负号，自感压降取负号时互感压降取正号。
只要按照上述方法书写，不管互感线圈给出的是什么样的同名端位置，也
不管两线圈上的电压、电流参考方向是否关联，都能正确书写出它们电压、电
第5章 耦合电感与理想变压器 (本章共63页)
5.1 耦合电感元件 P2
一、耦合电感的基本概念
二、耦合电感线圈上的电压、电流关系
5.2
P15
一、耦合电感的串联等效
5.5 实际变压器模型 P51 一、空芯变压器
二、铁芯变压器
二、耦合电感的T型等效 5.3 含互感电路的相量法分析 P25
一、含互感电路的方程法分析
u2
L2
d i2 dt
+?
M d i1 dt
(2)判断电流是否同时流入同名端。
u1
L1
d i1 dt
?-
M
d i2 dt
u2
L2
d i2 dt
?-
M
d i1 dt
图(a)是。取“+”。
(2) 电流同时流入异名端。故取“-”。
第 5-9 页
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5.1 耦合电感元件
关于耦合电感上电压、电流关系这里再强调说明两点：
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5.1 耦合电感元件
此例是为了给读者起示范作用，所以列写的过程较详细。以后再遇到写互
感线圈上电压、电流微分关系，线圈上电压、电流参考方向是否关联、磁通是 相助或是相消的判别过程均不必写出，直接可写出(对本互感线圈)