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内容举例： 变压器的原理
1. 构造
变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。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压而成。变压器是用来改
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U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁场，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。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。其能量转化方式为：原线圈的电能→磁场能→副线圈的电能。
二、理想变压器
1. 概念：没有能量损耗的变压器叫理想变压器，它也是一种理想化的模型。
2. 基本关系：(只有一个副线圈时)
(1)电压关系：
(2)电流关系： I_1/I_2 =n_2/n_1 。
(3)功率关系：P1=P2(即U1I1=U2I2)。
三、理想变压器的原理及基本关系
1. 基本关系
(1)电压关系：对于理想变压器，原、副线圈两端的电压满足U_1/U_2 =n_1/n_2 。对于有多个副线圈的理想变压器，电压与线圈匝数成正比依然成立，即U_1/n_1 =U_2/n_2 =U_3/n_3 =…
当n2>n1时，U2>U1，这种变压器使电压升高，是升压变压器。当n2<n1时，U2<U1，这种变压器使电压降低，是降压变压器。
(2)功率关系：对于理想变压器，不考虑能量的损失，有P入=P出。
(3)电流关系：对于只有一个副线圈的理想变压器，由于不计各种电磁能量的损失，输入功率等于输出功率，即P1=P2。因为P1=U1I1，P2=U2I2，则U1I1=U2I2，所以I_1/I_2 =U_2/U_1 ，由U_1/U_2 =n_1/n_2 ，得I_1/I_2 =n_2/n_1 。
有多个副线圈时，有P1=P2+P3+…，故U1I1=U2I2+U3I3+…；将U1∶U2∶U3∶…=n1∶n2∶n3∶…代入得n1I1=n2I2+n3I3+…
易错警示 变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值不成立。
2. 制约关系
(1)电压制约：输入电压U1决定输出电压U2。当变压器原、副线圈的匝数比n_1/n_2 一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2=(n_2 U_1)/n_1 。
(2)电流制约
输出电流I2决定输入电流I1。当变压器原、副线圈的匝数比n_1/n_2 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=(n_2 I_2)/n_1 。而变压器副线圈中的电流I2由负载及电压U2确定，I2=P_2/U_2 。
(3)功率制约
①变压器副线圈中的功率P2由负载决定，P2=〖P_负〗_1+〖P_负〗_2+…。
②输入功率P入=P2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的。
四、变压器的动态分析问题
1. 负载电阻发生变化的情况
(原线圈两端电压不变，如图所示)
(1)根据U_1/U_2 =n_1/n_2 可知，不论负载电阻R如何变化，U2都不变；
(2)因输出电流I2决定输入电流I1，当I2变化时，将引起I1发生变化；
(3)I2变化引起P2变化，因P1=P2，P1随之发生变化。
2. 负载电阻不变的情况
(原线圈两端电压不变，匝数比发生变化，如图所示)
(1)根据U_1/U_2 =n_1/n_2 可知，U2将随匝数比发生变化；
(2)R不变，U2改变，则I2发生变化；
(3)根据P2=(U_2^2)/R知P2发生变化，根据P1=P2知，P1随之发生变化，因P1=U1I1且U1不变，故I1随之发生变化。
3. 动态问题的分析思路
U1 U2 I2 I1 P1
五、原线圈接有负载的理想变压器问题
分析理想变压器原线圈接有负载的问题，要明确原线圈所在电路的结构。
(1)如图a，电阻R与原线圈串联。原线圈两端的
电压U1=U-UR，流过R的电流等于原线圈中的
电流，有(U-U_R)/U_2 =n_1/n_2 ，I_1/I_2 =n_2/n_1 。
(2)如图b，电阻R与原线圈并联。
原线圈两端的电压U1=U，原线圈中的电流I1=I-IR，
有U/U_2 =n_1/n_2 ， (I-I_R)/I_2 =n_2/n_1 。
六、几种常见的变压器
1. 自耦变压器
图甲所示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。
如果把整个线圈作为原线圈，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为原线圈，整个线圈作为副线圈，就可以升高电压。
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。
线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，改变滑动触头P的位置，就可以调节输出电压U2。
第4节 电能的输送
一、输送电能的基本要求
1. 可靠：保证供电线路可靠地工作，故障少；
2. 保质：保证电能的质量——电压和频率稳定；
3. 经济：输电线路建造和运行的费用低，电能损耗少。
二、降低输电损耗的两个途径
1. 由于输电导线有电阻，在输电过程中必有一部分电能要转化成内能而损失掉。
设输电导线中的电流为I，输电导线的电阻为R，则输电导线上的功率损失为ΔP=I2R。
2. 减少输电导线上的功率损失的两个途径
(1)减小输电导线的电阻
由电阻定律R=ρl/S可知，距离一定，选用电阻率ρ小的材料制造导线、增大导
线的横截面积S可减小电阻。
(2)减小输电导线中的电流
由P=UI可知，当输送功率P一定时，升高电压可以减小输电电流。
3. 易错警示
(1)要准确理解输电线始端电压U、线路上损失的电压ΔU及输电线的末端电压U'间的关系，即U=U'+ΔU。
(2)千万不能用ΔP=U^2/r计算功率损失，因为U不是输电线电阻r上所分担的电压。
三、电网供电
1. 远距离输电的基本原理：在发电站内用升压变压器升压，然后进行远距离输电，
在用电区域通过降压变压器降到所需的电压。
2. 电网：通过网状的输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国
性或地区性的输电网络，这就是电网。
3. 电网输电的优点
(1)降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。
(2)可以减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。
(3)合理调度电力，使电力的供应更加可靠，质量更高。
导师点睛 发电站一般建在靠近能源产地的地方，发电站的电一般是通过电网传输的，主要目的是调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。
提高输电电压是减少电能损失行之有效的办法，因此，电能的输送必须使用变压器，先升压后降压，变成用户需要的电压即可使用。
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