星光电脑为您整理了变压器高中物理知识,还有高中物理变压器的知识点和高中物理变压器详解,下面一起来看高中物理变压器的知识点吧。
高中物理变压器详解
理想变压器是高中物理中的一个理想模型,它指的是忽略原副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器。下面来跟着我一起来学习一下这篇变压器吧。
变压器
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理想变压器的构造、作用、原理及特征
构造:两组线圈(原、副线圈)绕在同一个闭合铁芯上构成变压器。
作用:在输送电能的过程中改变电压。
原理:其工作原理是利用了电磁感应现象。
特征:正因为是利用电磁感应现象来工作的,所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压。
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理想变压器的理想化条件及其规律
在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后,由于电磁感应的原因,原、副线圈中都将产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有:
忽略原、副线圈内阻,有U1=E1,U2=E2
另外,考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁,即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等,于是又有 ,由此便可得理想变压器的电压变化规律为。在此基础上再忽略变压器自身的能量损失(一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分,分别俗称为“铜损”和“铁损”),有P1=P2 而P1=I1U1, P2=I2U2,于是又得理想变压器的电流变化规律为
由此可见:
(1)理想变压器的理想化条件一般指的是:忽略原、副线圈内阻上的分压,忽略原、副线圈磁通量的差别,忽略变压器自身的能量损耗(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别。)
(2)理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式。
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规律小结
(1)熟记两个基本公式
即对同一变压器的任意两个线圈,都有电压和匝数成正比。
②P入=P出,即无论有几个副线圈在工作,变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。
(2)原副线圈中过每匝线圈通量的变化率相等
(3)原副线圈中电流变化规律一样,电流的周期频率一样
(4)公式
中,原线圈中U1、I1代入有效值时,副线圈对应的U2、I2也是有效值,当原线圈中U1、I1为最大值或瞬时值时,副线圈中的U2、I2也对应最大值或瞬时值
(5)需要特别引起注意的是:
①只有当变压器只有一个副线圈工作时,才有:
②变压器的输入功率由输出功率决定,往往用到:
即在输入电压确定以后,输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比,与原线圈匝数的平方成反比,与副线圈电路的电阻值成反比。
式中的R表示负载电阻的阻值,而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上,R越大,负载越小;R越小,负载越大。这一点在审题时要特别注意。
(6)当副线圈中有二个以上线圈同时工作时,U1∶U2∶U3=n1∶n2∶n3,但电流不可,此情况必须用原副线圈功率相等来求电流。
(7)变压器可以使输出电压升高或降低,但不可能使输出功率变大.假若是理想变压器.输出功率也不可能减少。
(8)通常说的增大输出端负载,可理解为负载电阻减小;同理加大负载电阻可理解为减小负载。
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几种常用的变压器
(1)自耦变压器
图是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈,副线圈只取线圈的一部分,就可以降低电压;如果把线圈的一部分作原线圈,整个线圈作副线圈,就可以升高电压。
调压变压器就是一种自耦变压器,它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。AB之间加上输入电压U1 。移动滑动触头P 的位置就可以调节输出电压U2。
(2)互感器
互感器也是一种变压器。交流电压表和电流表都有一定的量度范围,不能直接测量高电压和大电流。用变压器把高电压变成低电压,或者把大电流变成小电流,这个问题就可以解决了。这种变压器叫做互感器。互感器分电压互感器和电流互感器两种。
①电压互感器
电压互感器用来把高电压变成低电压,它的原线圈并联在高压电路中,副线圈上接入交流电压表。根据电压表测得的电压U 2 和铭牌上注明的变压比(U 1 /U 2 ),可以算出高压电路中的电压。为了工作安全,电压互感器的铁壳和副线圈应该接地。
②电流互感器
电流互感器用来把大电流变成小电流。它的原线圈串联在被测电路中,副线圈上接入交流电流表。根据电流表测得的电流I 2 和铭牌上注明的变流比(I 1/I2),可以算出被测电路中的电流。如果被测电路是高压电路,为了工作安全,同样要把电流互感器的外壳和副线圈接地。
习题演练
1. 一台理想变压器的输出端仅接一个标有“12V,6W”的灯泡,且正常发光,变压器输入端的电流表示数为0.2A,则变压器原、副线圈的匝数之比为( )
A.7∶2 B.3∶1 C.6∶3 D.5∶2
2. 如图所示,通过降压变压器将220 V交流电降为36V供两灯使用,降为24V供仪器中的加热电炉使用.如果变压器为理想变压器.求:
(1)若n3=96匝,n2的匝数;
(2)先合上K1、K3,再合上K2时,各电表读数的变化;
(3)若断开K3时A1读数减少220 mA,此时加热电炉的功率;
(4)当K1、K2、K3全部断开时,A2、V的读数。
习题解析
1.D
解析:因为,I2=P2/U2=6/12=0.5 A I1=0.2 A,所以 n1∶n2=I2∶I1=5∶2
2. (1)变压理的初级和两个次级线圈统在同一绕在同一铁蕊上,铁蕊中磁通量的变化对每匝线圈都是相同的.所以线圈两端的电压与匝数成正比.有
(2)合上K1、K3后,灯L1和加热电炉正常工作.再合上K2,灯L2接通,U1、n1和n3的值不变.故V读数不变.但L2接通后,变压器的输入、输出功率增大.故A1、A2读数增大.
(3)断开K3时,A1读数减少200mA,表明输入功率减少,减少值为ΔP=ΔIU=0.200×220=44W,这一值即为电炉的功率
(4)当K1、K2、K3全部断开时,输出功率为零,A2读数为零.但变压器的初级战线圈接在电源上,它仍在工作,故V读数为24V
高中物理变压器的知识点
变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由图可知U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,称变压器的变比。由上式可得U1/
U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。
进而得出:
U1/U2=N1/N2
在空载电流可以忽略的情况下,有I1/
I2=-N2/N1,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。
进而可得
I1/
I2=N2/N1
理想变压器原、副线圈的功率相等P1=P2。说明理想变压器本身无功率损耗。实际变压器总存在损耗,其效率为η=P2/P1。电力变压器的效率很高,可达90%以上。
高中阶段的变压器多为“理想变压器””,理想的含义是:
第一,输入变压器的电功率,经过变压后,没有损失(相当于线圈电阻可以忽略),即输入功率=输出功率:P=P'
第二,在互感过程,没有磁损失。即穿过每一匝线圈的磁通量都是一样的,因此,每一匝磁通量的变化率都相等,从而推出,每匝产生的感应电动势都相等。
根据这两个理想化条件,就能推出一系列的结论:设原副线圈电压分别为U、U',匝数n、n'——
第一,变压公式(原理)据条件2,U=n(Δφ/Δt),U'=n'(Δφ/Δt)==》U:U'=n:n'
第二,若只有一个副线圈(中学题目大多数都是这种情况):P=P'==>UI=U'I'==>I:I'=n':n
关于高中物理的变压器
高中物理变压器的知识点
中学阶段所学的变压器,指的是“理想变压器”,理想的含义是:
第一,输入变压器的电功率,经过变压后,没有损失(相当于线圈电阻可以忽略),即输入功率=输出功率:P=P'
第二,在互感过程,没有磁损失。即穿过每一匝线圈的磁通量都是一样的,因此,每一匝磁通量的变化率都相等,从而推出,每匝产生的感应电动势都相等。
根据这两个理想化条件,就能推出一系列的结论:设原副线圈电压分别为U、U',匝数n、n'——
第一,变压公式(原理)据条件2,U=n(Δφ/Δt),U'=n'(Δφ/Δt)==》U:U'=n:n'
第二,若只有一个副线圈(中学题目大多数都是这种情况):P=P'==>UI=U'I'==>I:I'=n':n
高中物理变压器电流电功率与匝数的关系知识点总结
人教版《高中物理新课标教材》选修3-2第五章交变电流第四节变压器中,给我们介绍了变压器的相关知识点,下面是我给大家带来的高中物理变压器电流电功率与匝数的关系知识点总结,希望对你有帮助。
高中物理变压器电流电功率与匝数的关系
1、理想变压器中的几个关系
①电压关系
在同一铁芯上只有一组副线圈时:
;有几组副线圈时:
②功率关系
对于理想变压器不考虑能量损失,总有P入=P出
③电流关系
由功率关系,当只有一组副线圈时,I1U1=I2U2,得
;当有多组副线圈时:I1U1=I2U2+I3U3+……,得I1n1=I2n2+I3n3+……
2、变压器的题型分析
①在同一铁芯上磁通量的变化率处处相同;
②电阻和原线圈串联时,电阻与原线圈上的电压分配遵循串联电路的分压原理;
③理想变压器的输入功率等于输出功率。
3、解决变压器问题的常用方法
①思路1:电压思路。变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=……
②思路2:功率思路。理想变压器的输入、输出功率为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+……
③思路3:电流思路。由I=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+……
④思路4:(变压器动态问题)制约思路。
Ⅰ、电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2=n2U1/n1,可简述为“原制约副”;
Ⅱ、电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=n2I2/n1,可简述为“副制约原”;
Ⅲ、负载制约:⑴变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负1+P负2+…;⑵变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2=P2/U2;⑶总功率P总=P线+P2;
动态分析问题的思路程序可表示为:
⑤思路5:原理思路。变压器原线圈中磁通量发生变化,铁芯中ΔΦ/Δt相等;当遇到“
”型变压器时有ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,此式适用于交流电或电压(电流)变化的直流电,但不适用于稳压或恒定电流的情况。
高中物理学习方法
听得懂
高中生要积极主动地去听讲,把老师所说的每一句话都用心来听,熟记高中物理概念定义,这是“知其然”,老师讲解的过程就是“知其所以然”,听懂,才会运用。
记牢固
尤其是基本的概念。定义、定律、结论等,不要把这些看成可记可不记的知识,轻视了,高中生对物理问题的理解、运用就会受阻,在物理解题过程中就会因概念不清而丢分,掌握三基本:基本概念清、基本规律熟、基本方法会,这些都是要记住的范畴。只有这样,高中生学习物理才会得心应手,各种难题才会迎刃而解。
会运用
会运用才是提高成绩的根本,就是对概念、公式等要掌握灵活,活学活用,不是死记硬背,不同的题型采用不同的解题方法,公式的运用也是做到灵活多变,以达到正确解题的目的。比如对于牛顿三大运动定律、什么是动量、为什么动量会守恒这些动力学的基本概念的理解,仅仅停留在字面上学起来就是枯燥的,甚至是难于理解的,而这些知识又影响着整个力学的学习过程,所以,在高中物理学习过程中,试着把这些概念化的内容融于各种题型中,将其内化成高中生的基本知识,另辟思路,学起来就容易得多了,学习效益会翻倍。
练得熟