高中物理模型法解题-变压器模型 .pdfVIP

高中物理模型解题分析 ———变压器模型 【模型概述】 变压器是一种能够改变交流电压的设备，由闭合铁芯和绕在铁芯 上的两个线圈组成。对变压器的正确理解和应用是高中物理教学的重 点，也是难点。高中阶段，主要研究理想变压器，理想变压器具有以 下三个特点： 1）没有漏磁，即通过两绕组每匝的磁通量都是一样的。 2 ）绕组中没有电阻，从而没有铜损（即忽略绕组导线中的焦耳 损耗），铁芯中没有铁损（即忽略铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗） 3 ）原、副线圈的感抗趋于无穷大，从而空载电流趋于0 。 从效率上讲，实际变压器的效率与很多因素有关，在正常工作条 件下，效率可达 96% 以上，甚至 99% 以上。实际变压器的效率是比 较高的，所以高中物理把变压器看成理想变压器是非常合适的。 【知识链接】 一、 变压器的结构 如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈 组成的．其中两个线圈分别称为“原线圈”和 “副线圈”。 变压器可以分为固定 （如下左图 ）和可调 （如下右图 ）两种。 (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． 二、 变压器的原理 电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在 不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输 出电流．这就是变压器的工作原理。 三、 自耦式变压器 结构如图低压线圈是高压线圈的一部分，也有固定（如下左图） 和可调（如下右图）两种。 除此之外，多个副线圈的情况也是常考的类型，老师和同学们也 要特别注意。 四、 理想变压器原、副线圈电流电压功率关系 1）功率关系：理想的变压器无能量消耗，故对一个副线圈的变 压器其输入、输出功率相等即ᵄ =ᵄ 或ᵄ =ᵄ ；当变压器有多 入 出 1 2 个副线圈时ᵄ =ᵄ +ᵄ +⋯ 1 2 3 2 ）电压关系：由于理想变压器中同一时刻原、副线圈磁通量的 U U  1 2   变化率是相等的，故原、副线圈的电压之比为 n1 n2 t ，即 U n 1  1 电压与匝数成正比U2 n2 ； 当变压器的同一闭合铁芯上有多个副线圈时，各线圈上电压仍与 U U U  1 2 p    n n n t 其匝数成正比，即有 1 2 p 或 U :U : :U =n : n : : n 1 2 P 1 2 P 3 ）电流关系：对只有一个副绕组的变压器，根据ᵄ =ᵄ ，有 1 2