2理想变压器的几个基本问题
变压器及磁性材料基本知识简介
Ls=
w Φs / I -----(1-19）
漏磁的影响，相当于在理想变压器的初次级回路中引入漏感Ls1 、 Ls2 ，初次级 电流在漏感上产生压降，使初次级感应电势E1 、 E2及负载电压降低。漏感抗是随着 工作频率增大而增大，对于工频变压器，由于工作频率低，一般可以忽略不计其影响 但对于音频变压器、高频变压器、如何减少漏感带来的影响则是一个重要课题。
U
1
O
w2
O
图1-1
4
晶石电子
(2)第二个物理过程——磁动生电（空载状态） 如图1-2所示，按照电磁感应定律，当线圈中的磁通发生变化，会在线圈两端产生感 应电动势E，感应电动势的大小与线圈的匝数成正比，与磁通的变化率成正比 （E=wdΦ/dt)。 我们知道在第一过程中铁芯里产生了交变磁通Φ0，Φ0交链初级线圈 w1 ，在w1的的两端产生自感电动势E1 。 Φ0又交链次级线圈w2,,在w1的的两端产生互感 电动势E2 。当磁通为正弦波时，由电磁感应公式E=wdΦ/dt可以推导出E1 、 E2 的大小 为： Φ0 E1 =4.44 w1 Φ0 f ------(1-1) E2 =4.44 w2 Φ0 f ------(1-2) w1 E2 = U2 式中： w1 ------初级匝数 E1 U1 w2------次级匝数 w2 Φ0 ------交变磁通（韦伯） f ------磁通变化频率（赫兹） 在理想状态下，初次级电阻为零，自感电动势E1与外电压U1之间的 图1-2 关系为：大小相等，方向相反；次级输出电压U2等于互感电动势E2 。 即： U1 = E1 =4.44 w1 Φ0 f ------(1-3) U2 = E2 =4.44 w2 Φ0 f ------(1-4) 这就是磁通变化而产生感应电动势E1 、 E2，即磁动生电过程。
新教材人教版高中物理 精品资料第2讲 变压器 电能的输送
第2讲变压器电能的输送一、理想变压器1．构造：如图1所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
图1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。
(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。
2．原理：电磁感应的互感现象。
3．理想变压器原、副线圈基本量的关系理想变压器(1)没有能量损失(绕线无电阻、铁芯无涡流)(2)没有磁通量损失(磁通量全部集中在铁芯中)基本关系功率关系根据能量守恒可得：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即P入＝P出电压关系原、副线圈的电压之比等于其匝数之比，公式U1U2＝n1n2，与负载、副线圈的个数无关电流关系(1)只有一个副线圈时：I1I2＝n2n1(2)有多个副线圈时：由P入＝P出得I1U1＝I2U2＋I3U3＋…＋I n U n或I1n1＝I2n2＋I3n3＋…＋I n n n频率关系f1＝f2(变压器不改变交变电流的频率)4.几种常用的变压器(1)自耦变压器——调压变压器，如图2甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。
图2(2)互感器电压互感器(n1＞n2)：把高电压变成低电压，如图丙所示。
电流互感器(n1＜n2)：把大电流变成小电流，如图丁所示。
二、电能的输送如图3所示。
图31．输电电流：I＝PU＝P′U′＝U－U′R。
2．电压损失(1)ΔU＝U－U′(2)ΔU＝IR 3．功率损失(1)ΔP＝P－P′(2)ΔP＝I2R＝(P U) 2R4．减少输电线上电能损失的方法(1)减小输电线的电阻R。
由R＝ρlS知，可加大导线的横截面积、采用电阻率小的材料做导线。
(2)减小输电线中的电流。
在输电功率一定的情况下，根据P＝UI，要减小电流，必须提高输电电压。
【自测采用220 kV高压向远方的城市输电。
当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为()A．55 kV B．110 kVC．440 kV D．880 kV答案 C解析设输送功率为P，则有P＝UI，其中U为输电电压，I为输电电流。
知识讲解 变压器 基础
变压器 编稿：小志【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1122U n U n =及1122I U I U =（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U 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，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。
高中物理变压器电流电功率与匝数的关系知识点总结
通电或电压(电流)改变的直流电，但不适用于稳压或恒定电流的状况。 活学活用，不是死记硬背，不同的题型采纳不同的解题方法，公式的
高中物理学习方法
运用也是做到敏捷多变，以到达正确解题的目的。比方对于牛顿三大
听得懂
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
高中生要主动主动地去听讲，把老师所说的每一句话都专心来听， 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
①电压关系
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;
在同一铁芯上只有一组副线圈时：
当变压器有多个副绕组时 U1/n1=U2/n2=U3/n3=……
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
;有几组副线圈时：
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，
②功率关系
即 P1=P2;当变压器有多个副绕组时 P1=P2+P3+……
尤其是基本的概念。定义、定律、结论等，不要把这些看成可记
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， 可不记的学问，轻视了，高中生对物理问题的理解、运用就会受阻，
I2=P2/U2;⑶总功率 P 总=P 线+P2;
在物理解题过程中就会因概念不清而丢分，把握三基本：基本概念清、
魏
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动态分析问题的`思路程序可表示为：
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
⑤思路 5：原理思路。变压器原线圈中磁通量发生改变，铁芯中Δ
生学习物理才会得心应手，各种难题才会迎刃而解。
Φ/Δt 相等;当遇到“
会运用
变压器规律汇总
变压器规律汇总(较全、附答案)考点一理想变压器的工作原理和基本关系变压器基本规律应用1、(2017·北京高考)如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R=55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是( )A.原线圈的输入功率为220 WB.电流表的读数为1 AC.电压表的读数为110 VD.副线圈输出交流电的周期为50 s【通型通法】1.题型特征：理想变压器。
2.思维导引：【解析】选B。
原线圈接在u=220sin100πt(V)的交流电源上，所以原线圈电压的有效值为U1=220 V，由变压器的电压关系=，可得副线圈电压为U2=110 V，电压表的示数为交流电的有效值110 V，C选项错误；副线圈的电流为I2==2 A，由变压器的电流关系=，可得通过原线圈的电流为1 A，B选项正确；原线圈的输入功率为P=U1I1=220 W，A选项错误；交流电的周期为T==0.02 s，D选项错误。
2、理想变压器与电阻R及交流电流表A、电压表V按图示方式连接,已知变压器原副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1,电阻R=11 Ω,原线圈两端输入电压U随时间变化的图象如图所示,下列说法中正确的是( )A.V表的读数为220 VB.通过R的电流为2 AC.A表的读数为2 AD.变压器的输入功率为40 W【解析】选B。
由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知,U1=220 V,T= 0.02 s,根据原副线圈的电压比等于匝数之比,可知U2=U1=22 V,所以电压表的示数为22 V,故A错误;根据欧姆定律得:I2==2 A,故B正确,根据原副线圈的电流与匝数成反比,则I1=I2=×2 A=0.2 A,故A表的读数为0.2 A,故C错误;副线圈功率P2=I2U2=44 W,所以变压器的输入功率P1=P2=44 W,故D错误。
高中物理【变压器 远距离输电】知识点、规律总结
二、电能的输送 如图所示，若发电站输出电功率为 P，输电电压为 U，用户得到的电功率为 P′，用 户的电压为 U′，输电线总电阻为 R.
3．掌握一个能量守恒定律 发电机把机械能转化为电能，并通过导线将能量输送给线圈 1，线圈 1 上的能量就 是远程输电的总能量，在输送过程中，先被输送回路上的导线电阻损耗一小部分，剩余 的绝大部分通过降压变压器和用户回路被用户使用消耗，所以其能量关系为 P1＝P ＋ 线损 P 用户．
考点四 三种特殊的变压器
(1)无漏磁，故原、副线圈中的 Φ、ΔΔΦt 相同．
(2)线圈无电阻，因此无电压损失，U＝E＝nΔΔΦt .
(3)根据Un＝ΔΔΦt 得，套在同一铁芯上的线圈，无论是原线圈，还是副线圈，该比例都
成立，则有Un11＝Un22＝Un33＝…
2．关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压． (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器基本关系中的 U1、U2、I1、I2 均为有效值． (4) P 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输出功率之和．
1．输出电流 I＝UP＝UP′′＝U－RU′.
2．电压损失 (1)ΔU＝U－U′. (2)ΔU＝__I_R___ . 3．功率损失 (1)ΔP＝P－P′. (2)ΔP＝__I_2R____＝UP2R .
4．减少输电线上电能损失的方法 (1)减小输电线的电阻 R.由 R＝ρSl 知，可加大导线的_横__截__面__积___、采用_电__阻__率__小___ 的材料做导线． (2)减小输电线中的电流．在输电功率一定的情况下，根据 P＝UI，要减小电流，必 须提高_输__电__电__压___．
电路分析教学大纲
电路分析教学大纲《电路分析》教学大纲学时：64学分：4开课对象：电子信息工程课程类别：必修一、说明（一）课程性质电路理论是一门研究电路网络分析和网络综合或设计的基础工程学科，为电类各专业共同的理论基础。
本课程是电路理论的入门知识，以电路分析为主，探讨电路的基本定理和定律，并讨论各种计算方法，是电子信息工程专业学生设计各类硬件电路的基础。
本课程的先修课程是高等数学、线性代数、普通物理。
在普通物理中，学生已具备了一些简单的电路知识，因此起点可高一些。
一些基本的数学工具（如微分方程、线性代数方程组的求解）在高等数学和线性代数中已掌握，可直接使用。
其后续课程主要有电子技术基础、信号与系统、高频电子线路等，这样含理想运算放大器电路的分析放到电子技术基础中讲解；高阶动态电路的响应在信号与系统中用拉普拉斯变换求解比较方便。
因此教学中应处理好与先修课程和后续课程中相关内容的衔接关系。
（二）课程目标学习本课程的目的是使学生树立科学的世界观，培养学生分析、理解和综合判断能力。
要求学生掌握电路的基本理论知识，基本分析方法和基本实验技能，为学习电气工程技术、电子和信息工程技术等建立必要的理论基础。
学习本课程应达到下列基本要求：1、熟练掌握电路分析的基本理论和基本方法。
2、掌握电路的实验方法，获得实验技能的基本训练。
3、培养学生分析问题和解决问题的能力，深化和扩展对课程内容的理解。
4、了解电路分析和设计的新方法。
5、了解用计算机进行电路设计，仿真和分析，为后面电路设计打下基础。
（三）设计思路在电路分析的教学过程中，综合运用先修课程的有关知识和技能，结合实践教学环节，进行电气、电子工程技术人员所需的基本训练，为学习后续课程和日后从事专业工作打好基础。
本课程接合专业的特点，在理论讲学的基础上开展相关的实验项目，完成所规定的理论以及实验学时。
通过理论与实验操作相结合的方式，使学生掌握常用电工仪器、仪表及设备的使用，对电路的基础理论有进一步的加深和理解，巩固和拓展课堂上学过的理论知识。
《变压器》教学设计
《变压器》教学设计1.知道变压器的构造，理解互感现象，理解变压器的工作原理。
2.理解理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。
（二）过程与方法1.在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用理想化模型分析问题、解决问题的能力。
（三）情感态度价值观1.使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。
2.培养学生实事求是的科学态度。
[教学重点]1.探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题。
2.从电磁感应的角度和能量的转化与守恒的角度深刻理解变压器的工作原理。
[教学难点]1.“探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系”实验。
2.从能量的转化与守恒的角度理解变压器的工作原理。
教学用具：学生电源、可拆变压器、电压表、小灯泡等[教学过程]一、课前实验演示演示1：一个线圈与小灯泡构成闭合电路，另一个线圈接电源，两个线圈并排放置，启发学生思考可能看到的实验现象。
演示2：把两个线圈套在一个铁芯上，让学生观察现象，并进行交流。
演示3：让铁芯闭合，观察现象，启发学生思考，把学生思维调动到高点，开始变压器的学习。
设计意图1：对课本实验创新设计，分三个梯度进行演示，层层深入，环环相扣，引领学生打开求知的思维之门，激发学习兴趣，同时让学生深刻理解铁芯的作用及互感现象，为学习变压器的原理及理解变压器理想化模型埋下伏笔。
二、学生提出质疑（教师预设）问题1.什么是变压器？问题2.铁芯导电吗？铁芯的作用是？问题3.变压器副线圈为何有电流？问题4.变压器为何能改变电压？是如何改变的？（教师预设所有问题，并引导学生提出问题）三、变压器的构造（一）构造：1.闭合铁芯2.原线圈（初级线圈）3.副线圈（次级线圈）（二）示意图（三）电路图中符号四、变压器的工作原理（一）互感现象交变电压加在原线圈上，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不但穿过原线圈，也穿过副线圈，所以也在副线圈中激发感应电动势。
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2、理想变压器的几个基本问题
（1）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）绕在同一个闭合铁心上构成所谓的变压器。
作用：在办理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流电压。
（2）理想变压器的理想化条件及规律
如图—4所示，在理想变压器的原线圈两端加交流电压U 1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
∆
∆=∆∆=222111,φεφεn t n 忽略原、副线圈内阻，有
2211,εε==U U 。
另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相同，于是又有
21φφ∆=∆。
由此便可得理想变压器的电压变化规律为
2
121n n U U =。
在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括了线圈内能量损失和铁心内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有P 1=P 2，而
P 1=I 1U 1，P 2=I 2U 2。
于是又得理想变压器的电流变化规律为
1
221n n I I =。
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素的差别）。
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化条件下的新的表现形式。
（3）多组副线圈理想变压器的规律。
由法拉第电磁感应定律，并考虑到线圈无同阻等，有
U1：U2：U3…=n1:n2:n3……。
由能的转化和守恒定律，并考虑到为变压器自身无能量损耗，又有P入=P出，即I1U1=I2U2+I3U3+……。
（4）原副线圈的地位
原（副）线圈在原（副）线圈回路中所处的地位是充当负载（电源）。