变压器及电能的输送

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1、变压器及电能的输送目标认知学习目标　　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I1U1=I2U2（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。学习重点　　1．理想变压器改变电流和电压的计算，即应用及I1U1=I2U2进行计算和分析

2、。　　2．理解高压输电的意义并能分析、解决有关高压输电的一些简单问题。学习难点　　1．对变压器的动态工作原理的理解。　　2．远距离输电过程负载发生变化时引起各个物理量变化的动态分析，尤其是能量传递和转化的动态分析。知识要点梳理知识点一：变压器的构造和工作原理　　要点诠释：1．变压器的构造：（以单相变压器为例）　　①闭合铁芯　　用导磁性能良好的硅钢片叠合而成，用来提供原线圈共同的封闭的磁路。原线圈中电流产生的磁场认为全部通过闭合铁芯。彼此绝缘的硅钢片是用来减少涡流造成电能的损失。　　②原线圈（又叫初级线圈

3、）和副线圈（又叫次级线圈）　　原副线圈大都由绝缘铜导线绕制而成，套在闭合铁芯上。有大电流的线圈铜导线的截面积要大一些。　　③其它部分　　大功率变压器要放在盛有绝缘油的钢筒内，并带有散热管，以便有效地将原副线圈以及铁芯中产生的焦耳热释放出去，防止温度过高烧坏变压器，同时提高线圈间的绝缘性能。2．变压器的构造和工作原理　　简而言之：变压器是根据电磁感应现象中的互感原理制成并改变交流电压和电流的。　　具体说来：当原线圈中通有交变电流时就会在闭合铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量完全穿过绕在同一铁芯上的副

4、线圈，便在副线圈中产生出感应电动势，如果副线圈上接有负载构成闭合回路，那么副线圈中便产生了感应电流。感应电流产生的磁通量反过来影响原线圈在闭合铁芯中的磁通量，如此相互作用实现电能从原线圈转移到副线圈，同时获得所需要的电压和电流。　　说明：变压器只能改变变化的电流或电压，不能改变恒定电流或电压！知识点二：理想变压器变压、变流的规律　　要点诠释：1．实际变压器　　从副线圈输出电能的功率P出=I2U2小于从原线圈输入电能的功率P入=I1U1，即P出＜P入，变压器在传输电能的过程中有电能损失。　　能量损耗的原因

5、：　　①原副线圈中有电阻，当有电流通过时发热，电能转化为热。　　②铁芯中不可避免的存在涡流，使输入的电能转化为热。　　③原副线圈及铁芯都存在漏磁现象，有一部分磁场不通过铁芯引起感应电流。2．理想变压器　　从副线圈输出电能的功率P出=I2U2等于输入电能的功率P入=I1U1；即P出=P入或写成U1I1=U2I2。对于副线圈不只一个的情形，I1U1=I2U2+I3U3+……　　说明：　　①理想变压器是一个理想化模型，是实际变压器的一种简化，因为大型变压器电能传输效率都很高，忽略了很小部分的能量损失，使问题的

6、分析讨论更加简单。　　②理想变压器忽略了在原副线圈、铁芯中的电能损失，忽略了线圈和铁芯的漏磁现象。理想变压器的重要特点是：a．通过原线圈的磁通量和通过副线圈的磁通量相等，即。b．。3．理想变压器变压、变流规律推导与讨论　　（1）电动势关系　　由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的磁通量的变化率。如图根据法拉第电磁感应定律，原线圈中，副线圈中，所以有。　　（2）电压关系　　①由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1=E1，副线圈两端的电压U2=E2，所以。无论副线圈一端是空载还是有负载，

7、都是适用的。　　②输出电压U2仅由输入电压U1和原、副线圈的匝数比共同决定，即，与负载个数、电阻大小无关。　　③若变压器有两个副线圈，则有。　　所以有，或。　　④据知，当n2＞n1时，U2＞U1，这种变压器称为升压变压器；当n2＜n1时，U2＜U1，这种变压器称为降压变压器。　　（3）功率关系　　由于理想变压器，不考虑能量损失。　　（4）电流关系　　当只有一个副线圈时，由功率关系I1U1=I2U2得：　　　　同理当有多个副线圈时由I1U1=I2U2+I3U3+……得：　　I1n1=I2n2+I3n3+…

8、…知识点三：变压器分类与用途　　要点诠释：1．按照变压器使用目的来分，　　可分为　　（1）变压：升压变压器和降压变压器　　（2）变流：使输出电流变大或变小　　（3）变阻抗：使输出阻抗变大或变小（此作用在高中阶段讨论较小）2．按用途　　可以分为：　　（1）可调变压器：自耦变压器便是其中的一种。　　（2）固定变压器：只能输出固定电压。　　（3）互感器：测量高电压、大电流的变压器　　分类：电压互感器（如图甲）和电流互感器（如图乙）。　　①电压互感