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变压器、电能输送 基础知识 一、变压器 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． 2．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：， (①忽略原、副线圈内阻，有U1＝E1 ，　U2＝E2；②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 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． 3、规律小结 (1)熟记两个基本公式：① ，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)原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等． (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，当原线圈中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． 4、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。 a、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U2和铭牌上注明的变压比(U1/U2)，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。 b、电流互感器 D1 r D2I1 I1/ I D1 r D2 I1 I1/ Ir I2 I2/ n1 n1/ n2 n2/ R ~ 二、电能输送 1．电路中电能损失P耗=I2R=，切不用U2/R来算，当用此式时，U必须是降在导线上的电压，电压不能用输电电压来计算． 2．远距离输电。 一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机,两台变压器,输电线等效电阻和负载电阻.并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为相应的电流、电压、功率也应该采用相应的符号来表示。 从图中应该看出功率关系是： 电压关系是：