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1、粵教版物理選修 3-2《第二章 交變電流》課堂學(xué)習(xí)與每周復(fù)習(xí)指導(dǎo) 2018 年 3 月下旬至 4 月上旬
三、變壓器是電磁感應(yīng)定律的技術(shù)應(yīng)用,是輸送交流電的重要電氣設(shè)備,也是交流電能夠被廣泛使用的技術(shù)保障;
1. 變壓器傳輸電能時,各部分上發(fā)生的物理現(xiàn)象以及存在的基本關(guān)系;
1
E3
3
2
E3
3
⑴原線圈 ( n1 , r1 )
⑵閉合鐵芯
⑶副線圈 ( n2 , r 2
2、 )
交變電源 E
交變輸入電壓 U 1
交變輸入電流 I 1
交變磁場 B
交變磁通量
1
交變磁通量
3
交變磁通量
2
交變電動勢 E1
交變電動勢 E3
交變電動勢 E2
渦流 I 3
交變輸出電壓 U 2
交變輸出電流
I 2
負載
①功率傳輸: 輸入功率 P1
U 1 I 1
輸出功率 P2
U 2 I 2
②電熱損耗: 銅損 P1 I
3、1
2 r1
鐵損 P3
I 3 E3
銅損 P2
I 2
2 r2
③自感互感: 原線圈上 E1
n1
1
副線圈上 E2
n2
2
t
t
④電壓傳輸: 原線圈上 U 1
E1
I 1r1
副線圈上 U 2
E2 I 2 r2
2. 傳輸效率
P2
100% 的變壓器,可被當(dāng)作是理想變壓器 (無銅損、無鐵損、
P1
無漏磁)。理想變壓器原、副線圈上的電壓 U 1 和 U 2 之間有確定的數(shù)量
4、關(guān)系:
⑴ 忽略漏出閉合鐵芯之外的磁場,可得
: 1
23 ,所以
E1 : E2
;
⑵ 忽略原、副線圈電阻 r1 、 r2 ,可得: U 1
E1 , U 2
E2 ;
所以理想變壓器原線圈每一匝的電壓
U 1
和副線圈每一匝的電壓 U 2
;
n1
n2
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粵教版物理選修 3-2《第二章 交變電流》課堂學(xué)習(xí)與每周復(fù)習(xí)指導(dǎo) 2018 年 3 月下旬至 4 月上旬
3. 變壓器傳輸電能的過程既符合
定律,又符合
定律。
表現(xiàn)為原、副線圈中的交變電流在頻率
f
5、、功率 P、電壓 U、電流強度 I 之間都
有確定的數(shù)量關(guān)系;
實際變壓器
理想變壓器
(線圈發(fā)熱,鐵芯發(fā)熱,鐵芯漏磁)
( 不計
,不計
,不計
)
⑴頻率關(guān)系
f出
f 入
f出
f入
⑵功率關(guān)系
P出
P入
P出
P入
⑶電壓關(guān)系
U 1
t
=
=
n1
...
6、...
⑷電流關(guān)系
一原一副時:
I1
I 2
4. 變壓器的原線圈和副線圈通過閉合鐵芯發(fā)生互相感應(yīng),將交變電源的電能從原線圈傳輸?shù)礁本€圈,因此理想變壓器的輸入和輸出之間有確定的制約關(guān)系;
⑴ 原線圈的匝數(shù) n1 和輸入電壓 U 1 決定了將會在每一個線圈的每一匝上產(chǎn)生多大的感應(yīng)
電動勢
,所以輸出電壓 U 2 是由副線圈的匝數(shù) n2 以及
共同決定的。
t
由此可知,理想變壓器的電壓制約關(guān)系是:
電壓決定
電壓;
⑵
7、 輸出電流 I 2 產(chǎn)生的磁場 B2 總是阻礙輸入電流
I 1 產(chǎn)生的磁場 B1 的變化,而原線圈的匝
數(shù) n1 和輸入電壓 U 1 決定了鐵芯中的合磁場 B 將會有多強和怎樣變化, 所以當(dāng)輸出端的負載
發(fā)生變化, 使副線圈中的 I 2 增大(或減?。?時,原線圈中的電流 I 1 也會 ,
才能使合磁場 B 在負載變化前和變化后仍然保持相同。
由此可知,理想變壓器的電流制約關(guān)系是: 電流決定 電流,
功率制約關(guān)系是: 功率決定 功率;
5. 自耦變壓器、電流互感器、電壓互感器都是特種變壓器;
⑴ 自耦變壓器 ⑵ 電流互感器 ⑶ 電
8、壓互感器
⑴自耦變壓器 :輸入、輸出共用同一個線圈, 體積小, 效率高; 能連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓, 當(dāng) A、
B 間接交流電源時,用做 變壓器,當(dāng) P、 B 間接交流電源時,用做 變壓器;
⑵電流互感器 :將大電流轉(zhuǎn)化為小電流進行測量, 要將匝數(shù) 的線圈 接入被測電路;
⑶電壓互感器: 將高電壓轉(zhuǎn)化為低電壓進行測量, 要將匝數(shù) 的線圈 接入被測電路;
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