电感与电流对交流电的作用及变压器

根 据 原 、 副 线 圈 电 压 与 匝 数 的 关 系 ， 有 ： U1/U2=n1/n2 n1= U1n2/U2=1320匝。
U3/U2=n3/n2，n3= U3n2/U2=72匝。 （2）根据能量守恒，有P入=P出。即I1U1=P2+P3， 则I1=（P2+P3）/U1=0.095A
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例8、如图所示，理想变压器的原线圈接上 220V交流电压，副线圈有A、B两组，A组接4Ω 的电阻，B组接规格为“10V24W”的灯泡。已知 A组的线圈匝数为30匝，两端电压为6V，灯泡 正常发光，求原线圈的匝数和电流。
1、理想变压器输入功率等于输出功率（能量守恒）
即:
P入= P出
U1I1=U2I2
也可写成:
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比
I 1 U 2 n2 I 2 U 1 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器
I1n1＝I2n2＋I3n3
例1、理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4： 1，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A1的示数12mA，则 电流表A2的示数为————（ B ） A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R 的值有关
P2 I2= U 2
n2 P 2 n2 180 ×11×60 I = I 所以：1 = n1 2 n1 U2 = 1100×36
=3A
例3、如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为4: 1， 原线圈中的电阻A与副线圈中的负载电阻B阻值相等。 a b端加一交流电压U后， （1）两电阻消耗的功率之比为多少？
电能转化为内能 电能和磁场能 电能和电场能 往复转化 往复转化
变压器
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原（初级）线圈
电路图中变 压器符号：
n1
闭合铁芯
n2
副（次级）线圈
n1
n2
无铁芯
有铁芯
变压器的原理
铁芯
u
副 线 U2 圈
0
原 ∽U1线 圈
n1 n2
t
U1=n1/ t
U2=n2/ t
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；此公式也适用于同一个变压器中 任意两个线圈之间。（包括两个副线圈之间）
练习1：如图所示，当交流电源的电压（有效值）U ＝220V、频率f＝50Hz时，三只灯A、B、C的亮度相 同（L无直流电阻）。
（1）将交流电源的频率变为f＝100Hz，则 （ AC ） （2）将电源改为U＝220V的直流电源，则 （ BC ） A．A灯比原来亮 B．B灯比原来亮 C．C灯和原来一样亮 D．C灯比原来亮
例、如图4－5是两个互感器，在图中的圆圈a、 b表示交流电表．已知变压比为100∶1，变流比 为 10∶1，电压表的示数为 220 V，电流表的示 数为10 A，则( C ) ①a为电压表，b为电流表 ②a为电流表，b为电压表 ③线路输送的电功率为2200 W ④线路输送的电功率为2200 kW A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
图 4－ 5
自耦变压器
P
U1
A
B
U2
自耦变压器的 原副线圈共用一 个线圈
U1
n1
n2
U2
U1
n1
n2
U2
降压变压器
升压变压器L4L3 Nhomakorabea例6、一台理想变压器原线圈匝数n1＝1100匝， 两个副线圈的匝数分别是n2＝60匝，n3＝600匝。 若通过两个副线圈中的电流分别为I2＝1A，I3＝ 4A，求原线圈中的电流。 解析：对于理想变压器，输入功率与输出 功率相等，则有I1n1＝I2n2＋I3n3
I1＝（I2n2＋I3n3）／n1＝ （1×60＋4×600）／1100＝2.24A
U 1 n1 U 2 n2
理想变压器特点： （1）变压器铁芯内无漏磁。（2）原（初级）、副（次级） 线圈不计内阻。
U 1 n1 U 2 n2
1、当n2 >n1 时，U2>U1 —— 升压变压器 2、当n2 = n1时，U2=U1 —— 等压变压器 3、当n2 <n1时，U2 <U1 —— 降压变压器
实验结论
一、电感对交变电流的阻碍作用
2、感抗XL:
（1）感抗：电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗，用XL表示。 （2）成因：由于交变电流是不断变化的，所以在电感上产生自感 电动势，自感电动势阻碍电流的变化。 （3）影响感抗的因素：线圈的自感系数和交变电流的频率， 感抗：XL=2πf L 自感系数越大，频率越高，感抗越大． （4）应用——扼流圈： 低频扼流圈（L大）——通直流、阻交流． 高频扼流圈（L小）——通低频、阻高频．
例5、 如图所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、 L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联， 然后再并联到220V、50Hz的交流电路上， 三只灯泡亮度恰好相同。若保持交变电压 不变，将交变电流的频率提高到60Hz， 则发生的现象是（ D ） A、三灯亮度不变 B、三灯均变亮 C、L1不变、L2变亮、L3变暗 D、L1不变、L2变暗、L3变亮
A. U 增大、I 增大、P1 增大 B. U 不变、I 减小、P1 增大 C. U 减小、I 减小、P1 减小 D. U 不变、I 减小、P1 不变
A
~
V
S R R2
1
例5、如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数 比为 n1 ： n2=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 ） 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 L1 n1 U1 n2 L2
电阻、感抗、容抗的区别
产生 原因 在电 对直流、交流均有 只对交流有 路中 阻碍作用 阻碍作用 特点
决定 因素 电能 转化 做功
感抗 电感线圈的 自由电子与离子碰撞 自感现象
电阻
容抗
电容器上积累电 荷的反抗作用
对直流的阻碍无 限大，能通过变 化的电流.
l R S
X L 2fL X C
1 2fC
(3)实际应用： 隔直电容器——通交流、隔直流； (串联电容器) 旁路电容器——通高频、阻低频. (并联电容器)
例 1：
如图，线圈的自感系数和电容器的电容都很小（L=1mH， C=200pF），此电路的重要作用是（ D ）
A．阻直流通交流，输出交流 B．阻交流通直流，输出直流 C．阻低频通高频，输出高频交流
例2、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100， 接在电压220V的交流电源上，当它对11只并 联的“36V，60w”的灯泡供电时，灯泡正常 发光。由此可知副线圈的匝数n2=_____ 180 ，通 3A 。 过原线圈的电流 I1 =______
解：
U1 n1 U2 = n 2 220 1100 = n2 36 n2=180
实验电路图 S接交流电源,用导线 将电容器的两极短路，观 察灯泡亮度的变化情况． 实验现象 电容器被短路后灯泡要比原来亮得多. 实验结论 电容器对交流有阻碍作用
三、电容器对交变电流的阻碍作用
2、容抗XＣ:
(1)电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗,用XＣ表示. (2)影响容抗的因素：电容器的电容和交变电流的频率， 电容越大，频率越高，容抗越小． 1 容抗：XC= 2fC
例3：如图，平行板电容器与灯泡串联，接到交流电源 上，灯泡正常发光，下列哪些措施可使灯泡变暗。 （ BC ） A．在电容器两极板间插入电介质 B．将电容器两极板间的距离增大 C．错开电容器两极板间的正对面积
D．在电容器两极板间插入金属板
（不碰及极板）
例4：在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高 频成份，又有低频成份，经放大后送到下一级，需要把低 频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级， 我们可以采用如图所示电路，其中a、b应选择的元件是 D A．a是电容较大的电容器，b是低频扼流圈 B．a是电容较大的电容器，b是高频扼流圈 C．a是电容较小的电容器，b是低频扼流圈 D．a是电容较小的电容器，b是高频扼流圈
D．阻高频通低频，输出低频交流和直流
例 2 ：如图， ab两端连接的交流电源既含有高频交流， 又含有低频交流，L是一个25mH的高频扼流圈，C是一个 100pF 的 电 容 器 ， R 是 负 载 电 阻 。 下 列 说 法 正 确 的 是 （ ACD ） A．L的作用是“通低频，阻高频” B．C的作用是“通交流，阻直流” C．C的作用是“通高频，阻低频” D．通过R的电流中，低频交流所占 的百分比远大于高频交流所占的百分比
（2）两电阻两端电压之比为多少？
（3）B电阻两端电压为多少？
（1）1:16 （2）1:4 （3）UB=
4U 17
a U b
A B
n1
n2
例4、 如图所示：理想变压器的原线圈接高 电压，变压后接用电器，线路电阻不计。S原 来闭合，且R1=R2，现将S断开，那么交流电 压表的示数U、交流电流表的示数I 和用电器 上R1的功率P1将分别是： D
二、交变电流能够通过电容器
实验电路图
将双刀双掷开关S分别 接到电压相等的直流电源 和交流电源上，观察灯泡 的亮暗． 实验现象
S接直流电源时，灯泡不亮； S接交流电源时，灯泡发光． 电容器“隔直流、通交流”
实验结论 交流能够“通过”电容器，直流不能通过电容器。
三、电容器对交变电流的阻碍作用
1、实验探究:
电感及电容对交变电流的作用
高二物理
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一、电感对交变电流的阻碍作用
1、实验探究:
实验电路图 装置介绍 直流电源电压和交流电 源电压的有效值相等。
一、电感对交变电流的阻碍作用
1、实验探究:
实验电路图 装置介绍 直流电源电压和交流电 源电压的有效值相等。 现 象 接通直流电源时，灯泡亮些; 接通交流电源时，灯泡略暗. 电感线圈对交变电流有阻碍作用．