高中物理 知识点考点解析含答案 知识讲解 变压器 基础
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高三物理变压器知识点总结引言:变压器是我们在物理学习中经常接触到的一个重要装置,它对我们的生活和工业生产起着至关重要的作用。
在高三物理学习中,我们学习了关于变压器的相关知识,并通过实验和理论学习深入了解了其原理和应用。
本文将对高三物理学习中涉及的变压器知识点进行总结,旨在帮助学生们回顾和巩固这一重要内容。
一、变压器的基本原理变压器是利用电磁感应原理工作的,它由两个共通磁路的线圈(即主线圈和副线圈)组成。
通过交变电压在主线圈中产生的变化磁场,从而诱导出副线圈中的电流。
根据电磁感应定律,变压器中的电压变换比等于主副线圈匝数的比值。
这一基本原理是理解变压器工作机制的基础。
二、变压器的输入和输出在变压器中,输入电压和输出电压分别对应于主线圈和副线圈中的电压大小。
根据变压器原理,当副线圈匝数大于主线圈匝数时,输出电压将大于输入电压,实现电压升压;反之,当副线圈匝数小于主线圈匝数时,输出电压将小于输入电压,实现电压降压。
这个电压变换比可以通过公式 V2/V1=N2/N1 进行计算。
三、变压器的效率和功率变压器的效率是指输出功率与输入功率之比。
在实际应用中,变压器除了要满足电压变换的要求外,还需要保持尽可能高的效率。
变压器的功率损耗主要包括铜损耗和磁化损耗。
铜损耗是由于主、副线圈中的电流通过线圈的电阻而产生的热量,主要由线圈的材料和截面积决定。
磁化损耗是由于变压器的铁芯中的磁化和去磁化过程中产生的能量损耗,主要与铁芯的材料和频率有关。
四、变压器的应用变压器在电力输送和电子设备中广泛应用。
在电力输送中,变压器将发电厂产生的高压电流转换为输送距离较远时所需的低压电流,从而减小了线路损耗。
在家庭和工业用电中,变压器将电网提供的高电压转换为适合电器使用的低电压,以保障用电安全。
此外,变压器还被用于音频设备、计算机、电视机等电子产品中,用于电源的稳压和隔离等功能。
结论:高三物理学习中关于变压器的知识点虽然简单,但在实际应用中却有着广泛的重要性。
高中物理之变压器知识点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。
实际生活中,利用各种各样的变压器,可以方便的把电能输送到较远的地区,实现能量的优化配置。
在电能输送过程中,为了达到可靠、保质、经济的目的,变压器起到了重要的作用。
变压器理想变压器的构造、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。
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。
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。
1、如图1所示,由于变压器的原、副线圈绕在同一个铁心上,铁心中变化的磁场是原、副线圈共同产生的,因而原、副线圈中每一匝线圈的磁通量的变化率总是相等的,故有成立。
当不计线圈电阻时,有成立,当变压器中无能量损失(理想变压器)时,输入功率等于输出功率,即P入=P出。
若变压器只有一组副线圈,则I1U1=I2U2,故有成立。
若变压器有两组或多组副线圈,则功率关系可写为I1U1=I2U2+I3U3+……,此时电流与匝数成反比的关系不再成立,但电压与匝数成正比的关系仍成立。
图12、对变压器的工作,有几点要注意:①当原、副线圈匝数n1、n2一定时,输出电压U2由输入电压U l决定,与负载无关;②当n1、n2、U1一定时,输入电流I1由输出电流I2决定,I2则与所接负载的多少有关;③变压器的输入功率由输出功率决定;④变压器的负载越大,即指负载总电阻越小。
3、变压器的工作原理是互感现象,故对直流不起变压作用4、电压互感器、电流互感器都是互感变压器,自耦调压器是自感变压器变压器解题思路: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=……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+……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+……思路4:(变压器动态问题)制约思路:(1)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”。
(2)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”。
(3)负载制约:①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+…;②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;③总功率P总=P线+P2.动态分析问题的思路程序可表示为:U1P1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。
变压器1.变压器的结构和特点(1)结构:主要由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈(绕组)组成。
铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
(2)特点:原线圈与交流电源相连,副线圈与负载相连。
为什么变压器中的硅钢片不是用整个的?解析:大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中时,都要产生感应电动势,形成涡流,造成较大的涡流损耗。
为了减小涡流损耗,常将铁芯用许多铁磁导体薄片(例如硅钢片)叠成,这些薄片表面涂有绝缘漆或绝缘的氧化物。
由于这种薄片材料的电阻较大,这样就可以显著地减小涡流损耗。
2.变压器的工作原理及变压规律(1)互感交变电流通过原线圈时在铁芯中激发交变磁场,交变磁场在副线圈中产生感应电动势,当副线圈两端连接负载并闭合时,副线圈中有电流产生,它在铁芯中产生交变磁通量,这个交变磁通量也穿过原线圈,在原线圈中产生互相感应的现象。
(2)工作原理电磁感应是变压器的工作原理,即互感现象是变压器工作的基础。
(3)理想变压器电压、电流与匝数的关系为什么变压器不能变恒定电流?解析:要产生感应电动势,磁通量必须发生变化。
若原线圈中通以恒定电流,则在铁芯中产生恒定的磁通量,副线圈中虽有磁通量通过,但磁通量不变化,因此副线圈中不能产生感应电动势,当然就不能变压了。
3.常见变压器(1)自耦变压器:只有1个绕组的变压器。
(2)自耦变压器分类①降压器:绕阻当原线圈接电源,绕组的一部分当副线圈接负载,如图甲所示; ②升压器:绕组当副线圈接负载,绕组的一部分当原线圈接电源,如图乙所示。
如何区分变压器的两个线圈中哪一个是高压线圈,哪一个是低压线圈?解析:变压器中的高压线圈一般匝数多、电流小,导线较细;而低压线圈匝数少、电流大,导线较粗。
1.理想变压器理想变压器是实际变压器的近似。
理想变压器有三个特点:(1)铁芯封闭性好,无漏磁现象,即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都一样,每匝线圈中所产生感应电动势相等。
(2)线圈绕组的电阻不计,无能损现象。
变压器【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。
要点诠释:(1)因为理想变压器不计一切电磁能量损失,因此,理想变压器的输入功率等于输出功率。
高三物理高频变压器知识点一、什么是变压器?变压器是一种电气设备,用于改变交流电的电压和电流大小,通过电感耦合实现的。
它由两个或更多个线圈组成,其中一个叫做原线圈(也称为初级线圈),另一个叫做副线圈(也称为次级线圈)。
变压器基本上是由铁芯和线圈构成的。
二、变压器的工作原理变压器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。
当通过原线圈的电流变化时,所产生的磁场会传导到副线圈中,从而诱导出电动势,产生电流。
根据电磁感应定律,变压器中的电动势与线圈的匝数比例成正比,即E1 / E2 = N1 / N2其中,E1和E2分别表示原线圈和副线圈的电动势,N1和N2表示两个线圈的匝数。
三、变压器的类型1. 按照用途分类- 电力变压器:用于电力系统中的电压升降。
- 仪表变压器:用于测量和控制电路中的电压。
- 自耦变压器:通过一个线圈上的自感和互感实现电压的变换。
2. 按照结构分类- 箱式变压器:将铁芯和线圈放置在一个密封的箱子中,常用于室外场合。
- 瓦式变压器:将铁芯和线圈放置在瓦式铁心中,常用于室内场合。
四、变压器的性质及特点1. 变压器的效率:变压器的效率指的是副线圈的输出功率与原线圈的输入功率之比。
理想变压器的效率接近100%,但实际变压器存在一些损耗,如电阻损耗和磁化损耗,会降低变压器的效率。
2. 变压器的变比:变压器的变比表示原线圈和副线圈的匝数比例,例如一个变比为2:1的变压器,原线圈的匝数是副线圈匝数的两倍。
3. 变压器的标称功率:变压器的标称功率是指变压器在一定条件下能够正常工作的最大功率。
标称功率是变压器选型和使用的重要参考指标。
4. 变压器的绝缘等级:绝缘等级是指变压器的绝缘材料能够承受的最高电压。
绝缘等级决定了变压器的安全性和可靠性。
五、高频变压器的应用高频变压器主要应用于电子设备和通信系统中。
由于高频信号具有较高的频率和较小的波长,所以高频变压器要求具备较高的工作频率和较低的能量损耗。
高频变压器常用于无线通信设备、计算机、医疗设备等领域。
3.3变压器模块一知识掌握知识点一变压器的原理【情境导入】1.把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连到交流电源的两端,另一个线圈连到小灯泡上。
接通电源,我们会看到小灯泡发光,结合实验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起,原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的?2.探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么?【答案】1.变压器的原、副线圈虽然都套在同一个铁芯上,但两线圈是彼此绝缘的,原线圈是利用了互感现象在副线圈中感应出电流的,并不是原线圈的电流直接流到副线圈中去。
2.变压器的铁芯为闭合铁芯,形成一个闭合磁路,使副线圈中的磁通量变化与原线圈中的磁通量变化基本相同。
【知识梳理】1.构造:由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,与交流电源连接的线圈叫作原线圈,与负载连接的线圈叫作副线圈.2.原理:互感现象是变压器工作的基础.原线圈中电流的大小、方向在不断变化,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.【重难诠释】1.变压器的构造变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成,其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示.2.变压器的工作原理图注意(1)变压器不改变交变电流的周期和频率.(2)变压器只对交变电流起作用,对恒定电流不起作用.(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起,两个线圈间是绝缘的.知识点二实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系【重难诠释】1.实验思路交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场,副线圈中产生感应电动势,其两端有输出电压.线圈匝数不同时输出电压不同,实验通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系.2.实验器材多用电表、可拆变压器(如图甲)、学生电源、开关、导线若干3.实验步骤(1)按图乙所示连接好电路,将两个多用电表调到交流电压挡,并记录两个线圈的匝数.(2)接通学生电源,读出电压值,并记录在表格中.(3)保持匝数不变,多次改变输入电压,记录每次改变后原、副线圈的电压值.(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变,多次改变副线圈的匝数,记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值.4.实验结论实验分析表明,在误差允许范围内,原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比,即U 1U 2=n 1n 2.5.注意事项(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关,再进行操作.(2)为了保证人身安全,学生电源的电压不能超过12V ,通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱.(3)为了保证多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.[例题1](2023春•如皋市校级月考)利用如图所示的可拆变压器可以探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系,下列说法中正确的是()A.为了保证人身安全,可以用4~6节干电池作为电源B.使用电压表测电压时,要先用最小量程挡试测C.变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈D.由于漏磁,实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大【解答】解:A.干电池为直流电源,变压器只能改变交流电源的电压、电流,故A错误;B.使用电压表测电压时,为确保电压表安全,要先用最大量程挡试测,故B错误;C.变压器工作时通过铁芯导磁,利用互感的原理把电能由原线圈输送到副线圈,故C错误;D.由于漏磁,实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大,故D正确。
高中物理变压器知识点
1. 变压器的基本构造:变压器主要由两个线圈组成,一个是输入线圈(初级线圈),另一个是输出线圈(次级线圈)。
两个线圈之间通过磁铁或铁芯进行磁耦合。
2. 变压器的原理:根据法拉第电磁感应定律,变压器通过交变电流在初级线圈中产生磁场,这个磁场会穿过次级线圈并在其中产生感应电动势,从而使电压在次级线圈中产生改变。
3. 变压器的工作原理:变压器通过改变输入线圈和输出线圈的匝数比来实现电压的升降。
当输入线圈的匝数大于输出线圈的匝数时,输出线圈的电压就会降低;反之,当输入线圈的匝数小于输出线圈的匝数时,输出线圈的电压就会升高。
4. 变压器的电压关系:根据电压守恒定律,变压器的输入功率等于输出功率。
因此,电流的大小和电压的比例是有关系的,即输入电压和输出电压的比例等于输入电流和输出电流的比例。
5. 变压器的效率:变压器的效率是指输出功率与输入功率之比,通常用η来表示。
理想情况下,变压器的效率接近于100%,
但实际变压器由于存在一些能量损耗,效率会略低于100%。
6. 变压器的类型:常见的变压器有两种类型,即升压变压器和降压变压器。
升压变压器用于将输入电压升高,降压变压器则用于将输入电压降低。
7. 变压器的应用:变压器广泛应用于电力系统中,用于在输电
过程中升降电压。
此外,变压器还用于电子设备、电炉、充电器等。
以上是关于高中物理变压器的一些基本知识点,希望对你有所帮助。
高二物理《变压器》重难知识点精析及综合能力提升训练(一)重难知识点精析 1.变压器的构造原线圈、 副线圈、 铁心2.变压器的工作原理在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象,叫做互感现象,互感现象是变压器工作的基础。
3.理想变压器磁通量全部集中在铁心内,变压器没有能量损失,输入功率等于输出功率。
4.理想变压器电压跟匝数的关系: U 1/U 2= n 1/n 2说明:对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系,不仅适用于原、副圈只有一个的情况,而且适用于多个副线圈的情况。
即有332211n U n U n U ===……。
这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。
因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的,每匝线圈产生相同的电动势,因此每组线圈的电动势与匝数成正比。
在线圈内阻不计的情况下,每组线圈两端的电压即等于电动势,故每组电压都与匝数成正比。
5.理想变压器电流跟匝数的关系I 1/I 2= n 2/n 1 (适用于只有一个副线圈的变压器)说明:原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况,一旦有多个副线圈时,反比关系即不适用了,可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出:U 1I 1= U 2I 2+ U 3I 3+U 4I 4+……再根据U 2=12n n U 1, U 3=13n n U 1 , U 4=14n n U 4……可得出:n 1I 1=n 2I 2+ n 3I 3+ n 4I 4+……6.注意事项(1)当变压器原副线圈匝数比(21n n )确定以后,其输出电压U 2是由输入电压U 1决定的(即U 2=12n n U 1)但若副线圈上没有负载 , 副线圈电流为零输出功率为零 , 则输入 功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率,原线圈上才有了相应的电流(I 1=12n n I 2),同时有了相等的输入功率,(P 入=P 出)所以说:变压器上的电压是由原线圈决定的,而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。