学高中物理远距离输电节变压器.doc

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1、第2节变压器1.变压器的工作原理是互感现象，理想变压器通过原、副线圈的磁通量、磁通量的变化率相同，每匝线圈产生的感应电动势相等。2．理想变压器原、副线圈功率相等，电压比是＝；电流比是＝(仅用于一原一副)。3．变压器高压线圈匝数多、电流小，可用细导线；低压线圈匝数少、电流大，一般用粗导线。4．自耦变压器的工作原理和一般的双绕组变压器一样，原、副线圈两边的电压比等于匝数比。一、变压器的结构1．变压器的定义在交流电的传输过程中，能升高电压或降低电压的设备。2．变压器的结构(1)如图421甲所示，变压器由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成，其中闭合铁芯由表面涂有绝缘漆的硅钢

2、片叠合而成，线圈一般用高强度的漆包线绕制。在电路中，变压器的符号如图乙所示。图421(2)原线圈：与电源相连的线圈，也叫初级线圈，其两端电压叫输入电压，用符号U1表示。副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈，其两端电压叫输出电压，用符号U2表示。3．变压器的分类18/18按输出电压的升降，变压器分为升压变压器和降压变压器两种。二、变压器的工作原理1．互感：交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场，交变磁场在副线圈中产生感应电动势，当副线圈闭合时，副线圈中有电流产生，它在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量也穿过原线圈，在原线圈中产生相互感应的现象。2．工作原理电磁感应是变压器的工

3、作原理，即互感现象是变压器工作的基础。3．理想变压器(1)变压器线圈的电阻忽略不计；(2)闭合铁芯的“漏磁”忽略不计；(3)闭合铁芯中产生的互感现象忽略不计。即没有能量损失的变压器叫做理想变压器。三、科学探究——变压器电压与匝数的关系电压与匝数关系＝电流与匝数关系＝功率关系P1＝P2四、自耦变压器1．定义：只有一个绕组的变压器。2．优、缺点(1)优点：可以连续地调节输出电压。(2)缺点：低压端和高压端直接有电的联系，使用不够安全。1．自主思考——判一判(1)变压器工作的原理是自感。(×)(2)变压器能改变所有电流的电压。(×)(3)升压变压器的副线圈电压高、电流大。(×)(4)理

4、想变压器无能量损失，其输入功率与输出功率相等。(√)(5)理想变压器一定有＝；＝。(×)(6)我们可以根据变压器线圈导线的粗细判断其匝数的多少。(√)2．合作探究——议一议18/18(1)变压器的铁芯为什么是闭合的，而且由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成？提示：①在变压器中采用闭合铁芯的目的是为了防止漏磁。②变压器的线圈中通过交变电流时，铁芯中将产生很大的涡电流，不仅损耗了大量的能量，甚至还可能烧毁这些设备。为了减小涡电流及其损失，通常采用叠合起来的硅钢片代替整块铁芯，并使硅钢片平面与磁感应线平行。一方面由于硅钢片本身的电阻率较大，另一方面各片之间涂有绝缘漆或附有天然的绝缘氧化层，把涡

5、流限制在各薄片内，使涡流大为减小，从而减少了电能的损耗。(2)变压器能否改变交流电的频率？提示：对变压器，当加在原线圈上的交变电压发生一个周期性变化时，原线圈中的交变电流就发生一个周期性变化，铁芯中产生的磁通量也发生一个周期性变化，副线圈中产生的交变电动势(电压)也发生一个周期性变化，因此，变压器只能改变交流电的电压及电流，不能改变交变电流的频率。(3)原、副线圈为什么用粗细不同的导线绕制？提示：变压器由两个线圈组成：一个为原线圈，另一个为副线圈。这两个线圈的电压不同。作为高压线圈的匝数多、通过的电流小，根据焦耳定律和节材原则，应用较细的导线绕制；作为低压线圈的匝数少、通过的电流

6、大，根据焦耳定律和节能原则，应当用较粗的导线绕制。因此，我们打开变压器时看到两个线圈粗细不同，用粗导线绕制的线圈为低压线圈，用细导线绕制的线圈为高压线圈。变压器的工作原理及规律1．工作原理2．理想变压器的三种基本关系规律表示依据备注电压关系＝＝＝…E＝n18/18适用于一个原线圈、一个或多个副线圈的情况功率关系P入＝P出能量守恒适用于理想变压器电流关系＝U1I1＝U2I2适用于一个原线圈、一个副线圈n1I1＝n2I2＋n3I3＋…U1I1＝U2I2＋U3I3＋…适用于一个原线圈、多个副线圈[典例]　一台理想变压器，其原线圈为2200匝，副线圈为440匝，并接一个100Ω的负载电阻

7、，如图422所示。图422(1)当原线圈接在44V直流电源上时，电压表示数为______V，电流表示数为______A。(2)当原线圈接在220V交流电源上时，电压表示数为______V，电流表示数为______A。此时输入功率为______W，变压器效率为______。[解读]　(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零。(2)由＝得U2＝U1＝220×V＝44V(电