高考物理复习-变压器 提高(2).doc

高考物理复习-变压器 提高(2).doc

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1、变压器编稿:张金虎审稿:李勇康【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。  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

2、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。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,

3、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。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。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

4、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,则有注意:(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;当有多个副线圈时:得,要点诠释:(1)由知,

5、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。(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

6、.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。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,

7、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。(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

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