当前位置:
文档之家› 高中物理 知识点考点解析含答案 知识讲解 变压器 基础
高中物理 知识点考点解析含答案 知识讲解 变压器 基础
要点二、理想变压器的规律
1.理想变压器
没有漏磁(磁通量全部集中在铁芯内)和发热损失(原、副线圈及铁芯上的电流的热效应不计)的变压器,即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。
要点诠释:
(1)因为理想变压器不计一切电磁能量损失,因此,理想变压器的输入功率等于输出功率。
(2)实际变压器(特别是大型变压器)一般都可以看成是理想变压器。
(3)变压器能改变交流电压、交变电流,但不改变功率和交变电流的频率,输入功率总等于输出功率,副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率。
(4)变压器的电流关系也是有效值(或最大值)间的关系。
要点三、几种常用的变压器
1.自耦变压器
特点:只有一个线圈,三个抽头,可升压,也可降压。
2.调压变压器
特点:属于自耦变压器,但电压可连续调节。
3.互感器
①电压互感器:高电压变为低电压。用处:测量交流高电压,并联在电路中。如图甲所示。
②电流互感器:大电流变为小电流。用处:测量交流大电流,串联在电路中。如图乙所示。
要点诠释:
(1)电压互感器是降压变压器,据 ,知 。
(2)电流互感器是升压变压器,据 ,知 。
(3)使用互感器时,一定要将互感器的外壳和副线圈接地。
2.电压关系
根据知识点一图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数分别为 ,原线圈两端加交变电压 ,通过闭合铁芯的磁通量发生改变。由于穿过原、副线圈的磁通量变化率相同,在原、副线圈两端分别产生感应电动势 ,由法拉第电磁感应定律得 , ,于是有 。
对于理想变压器,不考虑原、副线圈的电压损失,则 , ,即 。同理,当有几组副线圈时,则有
8.了解科学技术与社会的关系。
【要点梳理】
要点一、变压器的原理
1.构造:变压器由一个闭合的铁芯、原线圈和副线圈组成,两个线圈都是由绝缘导线绕制而成的,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。是用来改变交流电压的装置(单相变压器的构造示意图及电路图中的符号分别如图甲、乙所示)。
2.工作原理
变压器的变压原理是电磁感应。如图所示,当原线圈上加交流电压 时,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁通量,在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的,则副线圈中将产生交变的感应电流,它也在铁芯中产生交变磁通量,在原、副线圈中同样要引起感应电动势。由于这种互相感应的互感现象,原、副线圈间虽然不相连,电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。其能量转换方式为:原线圈电能→磁场能→副线圈电能。
当有多个副线圈时:
得,
要点诠释:
(1)由 知,对于只有一个副线圈的变压器:电流和匝数成反比。因此,变压器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,应用较粗的导线绕制。
(2)变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立,而电流关系要分副线圈有一个还是多个两种情形。
(2)负载不变,上述物理量随原线圈、副线圈匝数比的变化而变化的情况:一般情况下,我们认为原线圈输入电压 和匝数流 增大,变压器输出功率 增大,则理想变压器的输入功率 增大,流过原线圈的电流 增大。
要点六、线圈串、并联的分析和计算方法
对于线圈的串、并联,与电阻的串、并联相类似,一方面要判断两线圈两接头的连接关系,另一方面还要判断两线圈的绕向关系。
要点五、含有变压器的动态电路分析
变压器的动态电路分析,一是要符合变压器的基本规律(电压、电流、功率关系);二是要遵循欧姆定律。首先确定是哪些量在变,哪些量不变,然后根据相应的规律判断,具体问题具体分析。
(1)原、副线圈匝数比 不变,分析原、副线圈的电压 、 ,电流 、 ,输出和输入功率 、 随负载电阻变化而变化的情况。将变压器接到交流电源上,原线圈的输入电压为 ,副线圈两端电压 为定值,流过副线圈的电流 随负载电阻的减小而增大,变压器输出功率 也随着增大,不计变压器损失的能量,则变压器输入功率 也增大,流过原线圈的电流 也增大。进行动态分析的顺序是 。
要点诠释:
(1) ,无论副线圈一端是空载还是有负载,都是适用的。
(2)据 知,当 时, ,这种变压器称为升压变压器;当 时, ,这种变压器称为降压变压器。
(3)变压器的电动势关系、电压关系是有效值(或最大值)间的关系。
3.功率关系:对于理想变压器,不考虑能量损失, 。
4.电流关系:由功率关系,当只有一个副线圈时: ,得 ;
要点四、理想变压器各物理量变化的决定因素
如图所示,当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时,如果变压器的负载发生变化,要确定其他物理量变化,可依据下列原则:
(1)输入电压 决定输出电压 ,这是因为输出电压 ,当 不变时,不论负载电阻 变化与否, 不会改变。
(2)输出电流 决定输入电流 ,在输入电压 一定的情况下,输出电压U2也被完全确定。当负载电阻 增大时, 减小,则 相应减小,当负载电阻 减小时, 增大,则 相应增大,在使用变压器时,不能使变压器次级短路。
要点诠释:
(1)在变压器原副线圈中由于有交变电流而发生互相感应的现象,叫做互感现象。
(2)互感现象是变压器工作的基础:变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。
(3)变压器是依据电磁感应工作的,因此只能工作在交流电路中,如果变压器接入直流电路,原线圈中的电流不变,在铁芯中不引起磁通量的变化,没有互感现象出现,变压器起不到变压作用。
(3)输出功率 决定输入功率 ,理想变压器的输出功率与输入功率相等,即 。在输入电压 一定的情况下,当负载电阻增大时, 减小,则变压器输出功率 减小,输入功率 也将相应减小;当负载电阻 减小时, 增大,变压器的输出功率 增大,则输入功率 也将增大。
要点诠释:
对于变压器,是用多少电能就输入多少电能,而不是输入多少电能就用多少电能。
变压器
【学习目标】
1.知道原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)的概念。
2.知道理想变压器的概念,记住电压与匝数的关系。
3.知道升压变压器、降压变压器概念。
4.会用 及 (理想变压器无能量损失)解题。
5.知道电能输送的基本要求及电网供电的优点。
6.分析论证:为什么在电能的输送过程中要采用高压输电。
7.会计算电能输送的有关问题。