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理想变压器

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变压器

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电点压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。

理想变压器

理想变压器指的是没有功率损耗的变压器。实际的变压器工作时,或多或少都是有功率损耗的。

理想变压器

理想变压器公式

设,原线圈(初级线圈)的功率P1,电压U1,电流I1,匝数N1;

副线圈(次级线圈)的功率P2,电压U2,电流I2,匝数N2;

理想变压器公式满足:

P1=P2(理想变压器功率守恒)

U1:U2=N1:N2(理想变压器电压之比与线圈匝数成正比)

I1:I2=N2:N1(理想变压器电流之比与线圈匝数成反比)

一般定义n=N2/N1,n称为变比,也称匝比。

注:当有两个副线圈时,P1=P2+P3,U1/N1=U2/N2=U3/N3,电流则须利用电功率的关系式去求,有多个时,依此类推。

上述多个副线圈只做定性分析,定量计算已被高考大纲删除。

理想变压器的种类

在高中领域,只涉及到两类变压器,即升压理想变压器与降压理想变压器。

当N2>N1时,其感应电动势要比初级所加的电压还要高(U1<U2),这种变压器称为升压变压器。

当N1>N2时,U1>U2,该变压器为降压变压器。

理想变压器的工作原理

理想变压器工作原理

变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变磁通用φ表示。

由法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈中的感应电动势为:

U1=-N1dφ/dt

U2=-N2dφ/dt

式中N1、N2为原、副线圈的匝数。显然可以推导本文上文所述的理想变压器的所有公式。

变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2,N1为初级,N2为次级。

理想变压器解题须知

变压器考题分析交流电这一章节,考得最多的就是理想变压器了。因为它前可以与交变电流的产生联系起来,后可以与远距离输电结合在一起。求解理想变压器问题须知:

(1)变压器中的电压和电流,都是指的有效值。可以借助这个有效值,来反推交流电的最大值。

(2)理想变压器最大的特点,就是功率守恒(能量守恒),这就是“理想”二字的来源。

(3)电压与匝数关系:U1/U2=N1/N2;电流与匝数关系:I1/I2=N2/N1;原线圈一个副线圈N个的题不会考计算。

(4)有些爱问问题的学生问:理想变压器消耗功率吗?这看怎么说了,要是分开,可以认为消耗功率。原线圈部分把功率消耗掉了,这一部分功率都跑到了(右侧)副线圈上;右侧副线圈产生了功率。

总的来说,原线圈消耗功率,副线圈得到功率。如果你把理想变压器当成一个整体(系统),那么这个整体内只涉及到功率的迁移,而不会让功率变多或变少。你可以通过一些练习来观察,不管电压电流变化怎么样,其乘积功率都不变。

理想变压器特点

理想变压器既不消耗能量,也不储存能量,在任一时刻进入理想变压器的功率等于零。

U1:U2=N1:N2(理想变压器电压之比与线圈匝数成正比) I1:I2=N2:N1(理想变压器电流之比与线圈匝数成反比)

 

理想变压器频率

理想变压器在工作时,其交流电的频率不发生变化。

原创作者:王尚,崔强;审核:苏阳。


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