一、变压器的原理基本点
【变压器空载电流对照表变压器空载】1.构造:由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图所示.
①闭合铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.
②线圈由绝缘导线绕制而成.
原线圈(初级线圈):与交流电源连接的线圈,其匝数用n?表示;
副线圈(次级线圈):与负载连接的线圈,其匝数用n?表示.
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2.变压器的工作原理
(1)互感现象是变压器工作的基础.原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势.
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如图所示的理想变压器,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,小灯泡发光吗?为什么?
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答案:不发光.当导体棒向左做匀速直线运动切割磁感线时,在原线圈中通过的是恒定电流,不能引起穿过副线圈的磁通量变化,在副线圈上无感应电动势,所以小灯泡中无电流通过,不发光.
(2)原、副线圈的作用
原线圈在其所处回路中充当负载,副线圈在其所处回路中充当电源.
(3)能量转化过程:变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能(U?、I?)到磁场能(变化的磁场)再到电能(U?、1?)的转化.
?如图所示,把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端,另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上.连接电路,接通电源,小灯泡能发光.
(1)两个线圈并没有连接,小灯泡为什么会发光?
(2)若将原线圈接在恒定的直流电源上,小灯泡发光吗?为什么?
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答案:
(1)当左边线圈加上交流电压时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光.
(2)不发光.因为原线圈接恒定的直流电源时无法在副线圈中产生感应电动势.
?变压器的副线圈和原线圈电路并不相通,那么原线圈接交变电压U?后,副线圈是如何产生电压的?
变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能(U?,l?)到磁场能(变化的磁场)再到电能(U?,I?)的转化.
?◎变压器的作用
(1)变压器工作的基础是互感现象,变压器只改变交变电流的电压,不改变直流的电压.
(2)变压器改变交变电流的电压,不改变交变电流的周期和频率.
二、电压与匝数的关系
闭合铁芯实现了电能——磁场能——电能的转化,由于原、副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯,使能量在转化过程中损失很小,为了便于研究,物理学中引入了理想化模型——理想变压器.
理想变压器是指没有能量损失的变压器.理想变压器的特点:
(1)无磁损,即变压器铁芯内无漏磁;
(2)无铜损,即原、副线圈不计内阻,有电流通过时不产生焦耳热;
(3)无铁损,即闭合铁芯内的涡流为零.
?实际中的回字形变压器(特别是大型变压器)一般都能近似看成理想变压器,而直棒铁芯的变压器不是理想变压器.
1.变压器原、副线圈的电压关系
()对理想变压器,原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的△φ/△t,根据法第电磁感应定律有E?=n?△φ/△t,E?=n?△φ/△t,所以E?/E?=n?/n?.
(2)由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U?=E?,副线圈两端的电压U?=E?,所以U/?U?=n?/n?.
(3)两类变压器及其特点
①降压变压器:n?<n?,副线圈两端的电压比原线圈两端电压低的变压器.
②升压变压器:n?>n?,副线圈两端的电压比原线圈两端电压高的变压器.
【注意】变压器高压线圈匝数多而导线细,低压线圈匝数少而导线粗,这是高、低压线圈最直接的区别 *** .
2.变压器的功率关系
对于理想变压器,不考虑能量的损失,输入功率等于输出功率,即P?=P?.
3.变压器原、副线圈中的电流关系
根据理想变压器输入功率等于输出功率,即I?U?=I?U?,解得I?/I?=n?/n?,即通过原、副线圈的电流与原、副线圈的匝数成反比,此式仅适用于只有一个副线圈的理想变压器.
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